JP2000223984A

JP2000223984A - 圧電素子及びその加工方法

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Publication number: JP2000223984A
Application number: JP6213499A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagaura; 善昭長浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-02-01
Filing date: 1999-02-01
Publication date: 2000-08-11

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来の厚さの製造限界を超えた、圧電素子、
シリコン等の加工工具及び加工方法を提供する。【解決手段】水晶板、シリコン、又はガリウムヒ素な
どの電子材料を、研磨加工した後にそれの片面、又は両
面から、ＲＩＥ加工などを行って、数１０μｍ前後を、
除去した後、それによって発生する数μｍの凸凹を、再
度、両面研磨加工機械等の、研磨加工手段によって研磨
するか、又は、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工
を、両面、又は片面から行って、例えば、直径が２イン
チで、厚さが５μｍから３０μｍ前後の、極く薄くて、
精度の高い水晶板などの圧電素材、又はシリコン、ガリ
ウムヒ素などの、電子材料を製作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、チタン酸バリウム
や、水晶や、加速度センサー又は、角速度センサーに用
いる、ニオブ酸リチウム又は、ニオブ酸カリウム又は、
その他の単結晶又は、圧電セラミックス又は、その他の
セラミックスなどの圧電素子又は、シリコン、ガリウム
ヒ素、又はその他の電子材料、光学レンズ又は、その他
の物質を、加工するための、加工工具及び、その加工方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子の一種である水晶振動子は、通
信機器や計測機器の基準周波数の発振源をはじめ、汎用
コンピュータ、ＯＡ情報機器、家電製品用のマイコンの
クロック発生など、その用途は多岐にわたっているが、
情報の処理・伝達能力の高性能化のため、振動子の厚さ
を薄くし、その固有振動周波数を上昇させることが求め
られている。また高品質の振動子を得る目的で、レンズ
形状に仕上げることが提案され、比較的低い周波数領域
では実績を上げている。

【０００３】しかしながら、振動子の厚さを薄くする場
合の問題として、両面ラップ盤による製造法では、現在
２４．０μｍ（＝７０ＭＨｚ）に製造の限界がある。ま
た、振動子を、レンズ形状に仕上げる場合では、薄片上
に、曲面を創成することは非常に困難であり、今まで製
作された例がなかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明が解決し
ようとする課題は、従来困難とされた、製造限界の厚み
よりも、薄い、電子材料、圧電素子及びその加工方法を
提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の圧電素子の加工方法は、超鋼又は、鉄又
は、硬質ガラス又は、ガラスは、その他の素材で、出来
ている、第１の加工補助具の上面に、リング形状又は４
角形状又はその他の形状の溝又は段差を形成し、その溝
又は段差の深さよりも、やや高い、円筒形状又はその他
の形状をした、ガラス又は、超鋼又は、鉄又は、その他
の素材でできている、第２の加工補助具を、前記溝又は
段差にはめ込み、前記第２の加工補助具の、第１の加工
補助具上面からの、突出高さと同じか、又は、突出高さ
よりも少し低いか、又は、高い円板状又は、その他の形
状の、圧電素子被研磨物を設置し、前記圧電素子被研磨
物の、下面にある、下部ラッピングプレートと、前記第
１の加工補助具の、上にある、上部ラッピングプレート
の、上下２枚のラッピングプレートを使用し、極く薄い
加工物を研磨加工することを特徴とする。

【０００６】第１の加工補助具と、円板状又はその他の
形状の、圧電素子被研磨物との固着方法としては、前記
第１の加工補助具の、上面に形成した円形状又は、その
他の形状の溝又は、段差に水溶液、又は粘性物質（例え
ば、界面活性剤などの物質）の液体を入れ、この液体に
前記圧電素子被研磨物下面の、周囲が密着するように、
前記圧電素子被研磨物を、前記第１の加工補助具上に載
置し、前記液体の表面張力を使用するか、または氷結さ
せることで、前記第１の加工補助具の上面に、載置し
た、水を含ませた親水性薄板の上に、前記圧電素子被研
磨物を載置し、前記親水性薄板に含ませた、水の表面張
力を使用すること、あるいは前記第１の加工補助具に、
複数の孔を形成し、この孔に水飴、蜂蜜、接着剤のボン
ドまたはグリースなどの、粘性物質又はその他の接着剤
（たとえば、ゴム系の接着剤）を充填することで、前記
圧電素子被研磨物の下面を、前記粘性物質で、密着させ
る方法を採ることもできるが、第１の加工補助具の上
に、圧電素子被研磨物を、ただ置くだけとするか、又は
真空の吸着力を使用して吸着させる。さらに、ガラス又
は、超鋼又は、鉄又は、その他の金属などでできてい
る、前記第１の加工補助具と、第２の加工補助具を、松
脂、パラフィン、澱粉糊文は、その他の接着剤を使用し
て固定することもできるが、固定して使用しなくてもよ
い場合もある。

【０００７】また、本発明の圧電素子は、円筒の中央部
に、水晶又は、チタン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウ
ム又は、その他のセラミックスなどの、圧電効果を有す
る材質からなる受圧面を形成し、その受圧面に、一対の
電極を形成したことを特徴とする。前記の円筒と、受圧
面を、圧電効果を有する一体の材質とすることができ
る。

【０００８】さらに、本発明の圧電素子の加工方法は、
圧電効果を有する材質からなる、丸棒の両端部から、そ
れぞれ、研削手段を用いて、円筒形状の穴を開け、前記
丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成し、その
受圧面に、一対の電極を設けて外部の空気振動を、増幅
した電気信号に変換する構成としたことを特徴とする。
研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を形成し、その溝
に、圧縮空気又は液体を噴射することで、前記砥石を回
転させるか、またはその他の機械的な手段を使用して、
前記樽状の、砥石を回転させるものとすることができ
る。又、真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥石を形成
することもできる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。本発明者は、研削加工法に分類される、新
しい加工法を開発し、厚さ９μｍの片凸レンズ状（Ｐｌ
ａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型）水晶振動子の製作に成功し
た。さらに、水晶振動子の高性能化を目的として、厚さ
５００μｍ以下の振動子について、厚さと電気的特性の
関係を調査した。

【００１０】水晶は硬脆材料であるため、適応できる加
工法は、機械的なラッピング加工あるいは、化学的なエ
ッチング加工に限定されると考えられていた。そのた
め、高周波用水晶振動子の加工には、研削加工法は、ほ
とんど用いられていない。

【００１１】本発明者が開発した研削加工法は、図１に
示すように、鋼球にダイヤモンド砥粒を、電着固定した
ボール砥石１を用いる方法である。すなわち、超精密旋
盤の主軸２に、取り付けた円筒形状磁石３上に、水晶板
４を張り付け、研削スピンドル５の先端には、球が乗る
座を設けた、工具保持具６を取り付けている。これを円
筒形状磁石３に近づけると、磁気誘導によって、鋼球は
工具保持具６に吸引保持される。工具保持具６が、円筒
形状磁石３の、直径よりも小さくなっているがため、磁
束密度が、ボール砥石１と、円筒形状磁石３間よりも、
ボール砥石１と、工具保持具６間の方が、大きくなって
いる。このため、ボール砥石１は、工具保持具６に、強
く吸引され、高速回転しても外れずに、強力に一体化す
る。

【００１２】この鋼球には、ダイヤモンド砥粒が、電着
固定され、ボール砥石１となっており、円筒形状の工具
保持具６に、鋼球は，磁力で保持されているので、容易
に砥石の交換ができる。しかも、円筒形状の工具保持具
６と、精度のよい鋼球を用いて、鋼球を保持しているの
で、交換時必要であった、砥石１の、芯合わせの作業
も、不要であるため、粗加工から、仕上げ加工に使用す
る、ボール砥石１の交換を、迅速に行える特長を持って
いる。このボール砥石１の運動は、ＮＣ装置で制御され
るので、曲面の創成も可能である。又、ボールベアリン
グなどに使用する、鋼球で出来ている、ボール砥石１
に、電着固定される、ダイヤモンド砥粒５７の、直径の
太さが、例えば、荒加工に使用する、３０μｍの場合
と、中仕上に使用する、１６μｍの場合と、仕上に使用
する、４μｍの場合では、ボール砥石１の、直径が、そ
れぞれ、ダイヤモンド砥粒５７の、直径の太さの分だけ
異なる、此のダイヤモンド砥粒５７の直径が異なると、
ボール砥石１を、円筒形状の工具保持具６に、主軸２側
の円筒形状磁石３の、磁気誘導を使用して、吸着保持さ
せると、それぞれの、ダイヤモンド砥粒５７の直径が異
なる分だけ、工具保持具６に、磁力にて保持されてい
る、ボール砥石１の、中心点が縦方向に移動する。この
問題点の、解決手段としては、図１（ｂ）に示している
ように、工具保持具６にて、ボール砥石１を保持する、
ボール砥石１の保持部分５６の、面積だけを、ダイヤモ
ンド砥粒５７を、電着固定していない、ボール砥石１を
使用すれば、図１（ｃ）に示しているように、ダイヤモ
ンド砥粒５７の太さに関係なく、ボール砥石１の縦及び
横方向のχ、γ軸特に縦方向のχ軸の、中心軸は、常に
不動となるので、荒仕上用の、砥石の、ボール砥石１
と、中仕上用の、砥石の、ボール砥石１と、又、仕上用
の、砥石の、ボール砥石１の交換を、それぞれ行なって
も、ボール砥石１の、縦及び横方向の中心軸の、χ、γ
軸は、図１（ｃ）に示しているように、常に変化するこ
とがないので、ボール砥石１の、交換が容易となる。

【００１３】本発明者は、この加工法を使って、図２
（ａ）に示すように、保持部分５１と、溝５２を一体成
型した、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型の加工に成功し
た。保持部分５１と、溝５２を結ぶ曲線は、スムーズラ
イン５３と呼ばれる。その形状は、図２（ｂ）に示すよ
うに、水晶円板の中央部を研削加工し、厚さ２５μｍ、
曲率半径３ｍｍ、形状誤差０．１μｍ以下のレンズ形状
である。従来、この形状の水晶振動子は、副振動を伴い
易く、十分な性能が発揮できないとされていた。しか
し、図２（ｃ）から明らかなように、そのリアクタンス
周波数特性は、鋭い共振曲線を描き、副振動を全く伴わ
ないことから、水晶振動子として、理想に近いことが理
解される。

【００１４】更に薄い、水晶振動子の製作を試み、厚さ
９μｍ、曲率半径２００ｍｍの、水晶振動子の加工に成
功した。これに、酸化セリウムによる、研磨加工を加え
て、表面をさらに０．５μｍ程度除去した結果、図３
（ａ）に示すような素子を得た。そのリアクタンス周波
数特性は、図３（ｂ）に示すように、共振曲線は、やや
鋭さを欠き、図２の水晶振動子と比較すると、Ｑが、や
や小さいことを示唆しているが、副振動は全く伴ってい
ない。共振曲線が鋭さを欠く原因として、水晶振動子表
面下には、加工によるダメージを内在していることが予
想され、水晶振動子の厚さが、薄くなることによって、
相対的に、ダメージ層の、厚さの、比率が増したためと
考えられる。しかし、このダメージ層をエッチング法で
除去することにより、特性の改善は可能である。

【００１５】次に、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型の曲率
半径を、３０ｍｍ一定の条件で、レンズ部分の厚整さ
を、増加することを試みた。厚さ１２５μｍに達するま
で、図２と類似な副振動を伴わない、鋭い共振曲線が維
持された。しかし、それを越えると、副振動を伴った
り、振動しなくなる現象が現れた。

【００１６】一方、図４（ａ）に示すような、振動部分
の厚さが、２７μｍの平面形状（Ｉｎｖｅｒｔｅｄｍ
ｅｓａ型）も製作した。同程度の共振周波数を持つ、Ｐ
ｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型と比較すると、図４（ｂ）の
ように、多少電気的特性は劣るが、やはり副振動を伴わ
ないことが分かる。さらにＩｎｖｅｒｔｅｄｍｅｓａ
型の、平板部分の厚さを増加させると、厚さが３０μｍ
を越えると、振動を起こさない現象が出現した。Ｉｎｖ
ｅｒｔｅｄｍｅｓａ型は、レンズ部分の曲率半径が、
無限大のＰｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型と考えられ、リン
グサポートを持つ、この形状の水晶振動子は、振動部分
の厚さと曲率により、良好な振動特性を示す領域と、振
動できない領域があると言える。

【００１７】本発明の方法により、次の結論を得た。こ
れまでＢｉ−ｃｏｎｖｅｘ型の形状でなければ、副振動
を伴わない、良好な水晶振動子は得られないとされてい
た。しかし、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ型でも、リング
サポートを設けて、厚さを３０μｍ程度に薄くすると、
副振動を伴わない、理想的なリアクタンス周波数特性を
持つ、水晶振動子が得られることが判明した。

【００１８】以上述べたように、厚さの薄い領域で、水
晶振動子の高性能化が期待できる結果を得た。しかし、
厚さが１２５μｍを越えると、副振動が発生するか、あ
るいは振動しなくなることも判明した。尚、図２（ａ）
に示している、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、及び
図４（ａ）に示している凹レンズ型形状（Ｉｎｖｅｒｔ
ｅｄｍｅｓａ型形状）のものでも、ある一定の厚さ、
及びある一定の極率半径に研磨加工しておけば、Ｐｌａ
ｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、及び凹レンズ型形状を形成
している裏面から、ＲＩＥ加工、プラズマエッチング、
又は化学的なエッチング手段と、片面研磨加工機械、又
は両面研磨加工機械、又はその他の研磨加工手段を併
用、又は単独にて使用して、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ
型形状の裏面、又は凹レンズ型形状の裏面を加工、又は
研磨加工することで、極限まで、極く薄い、Ｐｌａｎｏ
−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、及び凹レンズ型形状の、研磨加
工を行うことが出来る。尚、図１に示している加工手段
は、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状以外に、Ｃｏｎｃ
ａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ
型形状の加工を行うことも出来る。

【００１９】また、本発明者は、できるだけ、水晶振動
子の厚みを薄くするための、加工方法について研究を重
ねてきた。図５及び図６は、ポリッシュポイントの、直
径と厚みが、それぞれ５ｍｍ、７６．７μｍ及び、１０
０μｍの場合の、リアクタンス周波数特性を示すもので
ある。これによれば、主振動の周波数の近傍に、副振動
が存在することがわかる。図７は厚みが、３３μｍの水
晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもので、±
５ＭＨｚの、周波数領域には副振動は存在していない。
尚、図８に示すように、約６ＭＨｚ離れた周波数領域
に、複雑な副振動が見られる。図９は厚みが、３１μｍ
の水晶振動子の、リアクタンス周波数特性を示すもの
で、主振動の、±５ＭＨｚの領域には副振動は存在しな
いが、図１０に示すように、副振動の周波数は、主振動
の周波数よりも、約８ＭＨｚ離れている。これより、副
振動は水晶振動子の厚みが、薄くなればなるほど、主振
動の周波数から離れることがわかる。

【００２０】図１１〜図１９は超薄型の、水晶振動子の
加工装置を示すものである。この加工装置においては、
図１１に示すように、第１の加工補助具１１の上面に、
リング形状又は４角形状又はその他の形状の溝又は段差
１２を形成し、図１２に示すような、リング形状又はそ
の他の形状の溝又は段差１２の深さよりも、やや高い円
筒形状又は、その他の形状の、第２の加工補助具１９を
はめ込み、図１３に示すように、第１の加工補助具１２
の内部に、第２の加工補助具１９をはめ込み、第１の加
工補助具１１からの突出高さ（例えば４０μｍ）と同じ
か、又は突出高さよりも、少し低いか、又は高い円板状
又は、その他の形状の圧電素子被研磨物、本例では水晶
板１３を設置する。さらに、他の加工順序としては、下
記のようにすると、水晶板１３を加工する段階にて発生
する、歪みを是正するのでなおよい。水晶板１３を、第
１の加工補助具１１の上に設置する前に、前処理とし
て、水晶板１３の片面に、金又は、銀又は、アルミニウ
ムなどの、金属を使用して蒸着し、水晶板１３の片面
に、金属被膜を形成するか、又はその他の手段を使用し
て、水晶板１３の、表面と裏面の、区別が出来るよう
に、水晶板１３の片面を、表面処理したあと、例えば、
極く薄い、金属被膜を形成した場合には、金属被膜を形
成した面を、下側にして、水晶板１３を、第１の加工補
助具１１の上に設置し、水晶板１３の、最初の厚さが、
例えば、両面研磨加工した、厚さが、４０μｍならば、
２０μｍ程度の、厚さまで、研磨加工した段階でも、水
晶板１３の研磨加工面には、かなりの歪みが発生する、
此の歪みを除去するがために、此の段階にて、第１の加
工補助具１１と、第２の加工補助具１９を使用して形成
した、加工補助具と、加工途中の、水晶板１３を、両面
研磨加工機械より、取り出して、よく洗浄したあと、再
度、水晶板１３の表面上に形成した、金属被膜の表面
を、上に向けて、加工途中の、水晶板１３を、第１の加
工補助具１１の表面上に設置して、金属被膜を行なって
いる、表面上から、水晶板１３を、研磨加工すると、最
終目標とする、厚さ１０μｍ内外の、水晶板１３を、容
易に、研磨加工することが出来ると同時に、水晶板１３
を、両面から、研磨加工したことになるので、水晶板１
３を、片面から、研磨加工することで発生する、歪みの
発生を、最小限に、柳圧することが出来ることになり、
水晶の特性を変化させることなく、極く薄い、水晶板１
３を研磨加工することが出来る。ちなみに、金を使用し
て、蒸着をした場合の、蒸着層の厚さは、１００Å（オ
ングスローム）から２００Åの厚さにて、水晶板１３の
片面に、均一に、蒸着層を形成することが出来るので、
蒸着層の厚さ自体は、水晶板１３の、研磨を行なう厚さ
に、比較すると、厚さとしては、問題にならない厚さで
ある。水晶板１３の、片面に、金などの金属を使用し
て、蒸着することで、水晶板１３を、途中まで加工して
も、酸化セリウムなどの、研磨剤の内部に混入してい
る、水晶板１３を、研磨剤と、水晶板１３とを、水洗い
することで、水晶板１３だけを、分離して、取り出すこ
とが出来る。さらに、水晶板１３の、最初の厚さが、例
えば、４０μｍならば、ＲＩＥ加工などの加工手段を使
用して、２５μｍ程の厚さを荒加工して除去した後、残
りの１５μｍの内、５μｍ程を、上記にて説明した、加
工補助具を使用して、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械、又はその他の加工手段を使用して、研磨加工
するならば、上記にて説明した加工手段を使用する必要
性はなくなり、上記の加工手段よりも、一段と簡便で、
なおよい。尚、上記にて説明した加工補助具を使用しな
くてもよい、研磨加工手段の場合には、加工補助具を使
用することなく、水晶板１３を単体にて研磨加工すると
よい。

【００２１】水晶板１３と、第１の加工補助具１１の上
面とは、接着剤などで固定するか、又は、接着剤を使用
することなく、研磨加工を行うのが通常であるが、接着
剤を用いて、第１の加工補助具１１の上面に、全面に、
接着剤を塗布して貼り付けると、薄板（例えば、厚さが
１０μｍ）の、水晶板では、接着剤が固まるときの、収
縮力による影響により、水晶板１３が、外側に強い、応
力を受けて、歪むことにより、水晶板１３の電気的な特
性が低下して、水晶板１３としての、特性がなくなるの
で、水晶板１３の下面の、全面に、接着剤を塗布して
の、接着を行うことは出来ない。そこで、図１４に示す
ように、第１の加工補助具１１′の上面に形成した、円
形状又はその他の形状をした、溝１４に純水を入れる
か、又は松脂又はその他の接着剤などを入れて、この純
水に水晶板１３の、下面の周囲が密着するように、水晶
板１３を載置し、水の表面張力を使用するか、又は水を
氷結させるか、又は松脂又はその他の接着剤、又は真空
吸着などを使用して、第１の加工補助具１１’の、上面
に形成した円形状又はその他の形状をした、溝１４の外
周部分だけの、一部分を利用して、第１の加工補助具１
１’と水晶板１３とを固着することができる。

【００２２】他の例としては、図１５に示すような形状
の第１の構造をした、第１の加工補助具１１”と、第２
の加工補助具１９を使用して形成した、加工補助具１
１”の構造の、加工補助具１１”を使用して、水晶板１
３を、研磨加工することもできる。

【００２３】さらに、他の例としては、図１７に示すよ
うに、第１の加工補助具１１に、複数の孔１６を形成す
る、孔１６の数は、２個又は３個が適当で、この孔１６
に水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又は、グリース又は、そ
の他の接着剤などの粘性物質を充填することで、水晶板
１３の下面を、粘性物質で密着させ、第１の加工補助具
１１と、水晶板１３とを、孔１６の面積だけで、点付け
して固着する。又は孔１６を使用して、真空吸着を使用
してもよい。なお、孔１６の配置としては、図１７
（ａ）に示すように、同一円周上に配置したり、図１７
（ｂ）に示すように、同心円状に配置する場合がある
が、これらの例に限定されるものではない。又、第１の
加工補助具１１に形成している、孔１６を使用して、第
１の加工補助具１１と、水晶板１３とを、孔１６の面積
だけの、面積を使用して、第１の加工補助具１１と、水
晶板１３とを、点付けして、極く一部分だけ、固着する
場合には、第２の加工補助具１９は、使用しなくてもよ
い場合がある。尚、真空吸着を使用して、水晶板１３
を、加工補助具１１’の上面に吸着させて使用する場合
には構造的に、両面研磨加工機械を使用することが出来
ないので、片面研磨加工機械を使用する構造となる。た
だし、真空吸着にて、加工補助具１１’の上面に吸着さ
せる構造の図面は省略する。

【００２４】上記の、第１の加工補助具１１を、図１６
（ａ）に示すように、上部ラッピングプレート１８と、
下部ラッピングプレート１７の、上下２枚のラッピング
プレートを使用し、下部のラッピングプレート１７は、
水晶と円筒形状又はその他の形状を加工し、上部のラッ
ピングプレート１８は、リング形状又は４角形状又はそ
の他の形状の溝又は段差１２を形成した、裏面を研磨加
工して、両面研磨加工機械により、極く薄い加工物を研
磨加工する。又、上記の第１の加工補助具１１を、研磨
加工がしにくい、超鋼又は、鉄などの金属又は、ガラス
を使用して製作し、第２の加工補助具を、ガラス又は、
超鋼又は、鉄などの金属を使用して製作すると、鉄など
の金属で出来ている、上部のラッピングプレート１８
は、鉄などで出来ている、第１の加工補助具１１を研磨
加工し、下部のラッピングプレート１７は、ガラス又は
超鋼又は鉄などの金属で出来ている、第２の加工補助具
１９と、水晶板１３を加工するか、又は、図１６（ｂ）
に示すように、図１６（ａ）にて説明した手段とは、逆
の状態に、第２の加工補助具１９と、水晶板１３を配置
し、上部ラッピングプレート１８で、第２の加工補助具
１９と、水晶板１３を、研磨加工し、第１の加工補助具
１１を、下部ラッピングプレート１７を使用して、研磨
加工してよい。

【００２５】図１８及び図１９に示しているのは、図１
３に示している、第１の加工補助具１１と、第２の加工
補助具１９を使用して、形成した、加工補助具を使用し
て、研磨加工して出来た、水晶板１３の、研磨加工され
た形状を示している。何故、図１８に示している、水晶
板１３の形状と、図１９に示している、水晶板１３の形
状が、異なるのかの理由は、図１８に示している、第２
の加工補助具１９を製作している材質と、図１９に示し
ている、第２の加工補助具１９を製作している、材質が
異なる材質を使用して、加工補助具を製作しているがた
めである。ただし、スウェード（パッド、又はバフ）を
貼ったラッピングプレートを、使用した場合のみで、錫
で出来ている、錫板のラッピングプレートの場合は、図
１８の形状と同じ形状となる、図１８に示している、第
２の加工補助具１９は、水晶板１３の、硬さとほぼ同じ
硬さの、石英を原料とした、硬質ガラスを使用して、第
２の加工補助具１９を、製作しているのに対して、図１
９に示している、第２の加工補助具１９は、水晶板１３
よりも、よりもっと、研磨加工がしにくい、プラスチッ
クス、又は硬い金属である、超鋼又は鉄などを使用し
て、第２の加工補助具１９を、製作していることの相違
による。ただし、研磨剤として、酸化セリウム、又はそ
の他の、研磨剤を使用することが、条件となる。理由
は、酸化セリウムなどの、研磨剤を使用すると、水晶板
１３及び硬質ガラスなどは、同じ石英なので、酸化セリ
ウムを使用すると、両方ともに、良く研磨加工すること
が出来る。だけども、超鋼又は鉄などの金属は、酸化セ
リウムを使用しては、ほとんど、研磨加工することが出
来ない、けれども、酸化セリウムなどの、研磨剤を使用
すると、水晶板１３は、良く研磨加工することが出来る
ので、超鋼又は、鉄などの金属で出来ている、第２の加
工補助具１９の研磨加工を、水晶板１３の研磨加工より
も、遅延させることが出来るからである。此の相違点
が、図１８に示している、水晶板１３の形状と、図１９
に示している、水晶板１３の形状が異なる理由である。
図１９に示している、水晶板１３の出来上がりの、寸法
図は、図１８に示している水晶板１３よりも、図１９に
示している水晶板１３のほうが、図中にて示しているよ
うに、厚さが５μｍ前後、図１８と比較して、図１９の
ほうが薄く加工することが出来るので、下記のような利
点もある。第２の加工補助具１９を、超鋼などの金属を使用し
て製作することで、第２の加工補助具１９の高さより
も、水晶板１３を、数μｍ、例えば、５μｍ程度、低く
（薄く）加工することが出来るので、両面研磨加工機械
を使用して、研磨加工を行っても、加工途中において、
水晶板１３が、第２の加工補助具１９より離脱して、破
損することがなくなる。水晶板１３の直径が１ｉｎｃｈから２ｉｎｃｈ以上
の直径の、大口径の水晶板１３の加工が出来る。ＲＩＥ加工、又はその他の化学的なエッチング加工
を行ったあとに出来る、１μｍから数μｍの凸凹面の、
加工変質層を除去して鏡面に研磨加工を行う、修正加工
に利用することが出来る。極く薄い、水晶板１３（例えば、５μｍ前後の厚
さ）の研磨加工を行うことが出来る。図１８に示している手段よりも、図１９に示してい
る手段のほうが、極く薄い、水晶板１３の加工を行うこ
とが出来るが、図１８に示している手段を使用しても、
極く薄く加工が出来るので、どちらの手段を使用しても
よい。第１の加工補助具に、第２の加工補助具を固定する
には、松脂又はパラフィンなどの、低温にて溶解する接
着剤を使用して、第１の加工補助具に第２の加工補助具
を固定すると、たとえ、第１の加工補助具の上面に、接
着剤を使用することなく、ただ水晶板１３を置くだけで
も、水ばりの効果にて、研磨加工が終了したあと、水晶
板１３を第１の加工補助具より離脱させる場合、７０℃
前後に、加工補助具を加熱して、図中に示している、穴
６４より矢印の方向に、棒を挿入して、第２の加工補助
具を突き上げて、第１の加工補助具より、第２の加工補
助具を離脱させると、第１の加工補助具の上面に置いて
いる水晶板１３も、容易に第１の加工補助具より離脱さ
せることが出来る。水晶板１３の外周部分である、外側の部分が、周辺
ダレを生じることがないので、中心部分の厚さと、外周
部分の厚さに、図１８及び図１９にて示している手段で
ある、硬質ガラス及び超鋼を使用することで、周辺ダレ
がなくなり、平行精度がよくて、平行精度にバラツキが
発生しない利点があるので、歩留まりがよくなる。

【００２６】もう１点、上記の研磨加工を行なう場合
の、重要なポイントは、研磨加工を行なうときには、通
常、両面ともに、スウェード又は、不織布（以下、スウ
ェードとする）を、貼った、ラッピングプレート１７，
１８を使用して、研磨加工するのであるが、図１９に示
している、凹レンズ形状の、水晶板１３を製作する場合
には、例えば、片面が、鉄などの金属板で出来ている、
ラッピングプレート１７を使用して、もう一方の片面
は、スウェードを貼ったラッピングプレート１８を使用
して、研磨加工することで、図１６（ｂ）に示している
ように、上部ラッピングプレート１８にスウェードを張
った、ラッピングプレート１８を使用し、下部ラッピン
グプレート１７を、鉄などの金属板で出来ている、ラッ
ピングプレート１７を使用した構成にして、研磨加工す
ることで、超鋼又は鉄などの金属で出来ている、第１の
加工補助具１１の裏面を、金属板で出来ている、ラッピ
ングプレート１７を使用して研磨加工する、条件になる
ので、ラッピングプレート１７を形成している、金属板
の硬さと、第１の加工補助具１１を形成している、金属
の硬さを、ほぼ同等とすることで、第１の加工補助具１
１の裏面は、出来るだけ、研磨加工が出来にくい、条件
となる、条件に設定して、上部ラッピングプレート１８
に張っている、スウェードを使用して、研磨加工する
と、水晶板１３の出来上り精度を、容易に高めることが
出来る。さらに、もう一点、重要なポイントは、上部ラ
ッピングプレート１８に張っている、スウェードに、極
く小さい凸凹又は、凸凹に類似の、極く小さいうねりを
形成した、スウェードを使用して、研磨加工すること
も、凹レンズ形状の、水晶板１３を製作する上での、重
要な条件である。なお、両面研磨加工機械を使用して、
図１９に示している形状の、水晶板１３を研磨加工する
ことが出来ることで、水晶板１３の出来上がりの、再現
性又は、精度が、極限まで高い精度の、水晶板１３を、
安いコストにて、多量に生産することが出来る利点もあ
る。

【００２７】尚、図面は省略しているけれども、上記に
て説明した、研磨加工手段である、第１の加工補助具と
第２の加工補助具を使用して、形成した、加工補助具
の、他の使用方法としては、両面研磨加工機械以外の機
械である、片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工機
械を使用しても、図１８及び図１９に示している、平板
形状、又は図２６に示している形状の、凹レンズ形状の
水晶板１３を、容易に、多量に、研磨加工することが出
来る。

【００２８】さらに、第１の加工補助具１１と、第２の
加工補助具１９を使用して、形成した、加工補助具を使
用して、図１９に示しているような形状に、水晶板１３
を、両面研磨加工機械、又は、片面研磨加工機械を使用
して、研磨加工する場合、図２５又は、図３２に示して
いるような、加工手段を使用して、あらかじめ凹レンズ
形状に研削加工し、図２６に示しているような、凹レン
ズ形状に、水晶板１３を、研削加工を行なうか、又は、
水晶板１３の、中心部分に、マスクをかけて、中心部分
だけに、エキシマレーザーなどの、レーザー照射を行な
い、最初の厚さが、例えば、４０μｍの水晶板１３の、
中心部分だけを、例えば、１回の熱照射パルスで、０．
１μｍ程度の加工層を除去し、合計で、２００パルス程
度の熱照射パルスを行ない、図４（ａ）に示しているよ
うな、深さが、例えば、２０μｍ程度の、凹レンズ形状
（逆ＭＥＳＡ型）の形状に、レーザーを使用して、加工
するか、又は、フッ化水素酸、塩化アンモニウムなど
の、化学薬品を使用して、水晶板１３をエッチング加工
し、水晶板１３の、中心部分だけを、凹レンズ形状に、
加工を行うか、又は、フッ素系ガスなどを使用した、イ
オンミーリング、又はプラズマエッチングなどの加工手
段を使用して、水晶板１３の、中心部分だけを、凹レン
ズ形状に加工を行うか、又は砂かけなどの加工手段を使
用するか、又は、その他の加工手段を使用して、水晶板
１３を、凹レンズ形状に、加工を行った後、その後の加
工行程として凹レンズ形状に、加工した、水晶板１３
を、図１３に示しているような、加工補助具を使用し
て、研磨加工するか、又は、図１３に示しているよう
な、加工補助具を使用することなく、図２０に示してい
る、キャリア３７を、直接に使用して、水晶板１３に、
キャリア３７を使用して、水晶板１３を、遊星運動させ
る、両面研磨加工機械を使用して、水晶板１３に形成し
ている、加工変質層を除去するために行う、仕上げの、
研磨加工を行ない、さらに、再度、周波数の微調節を行
なうための、化学的なエッチング加工（この場合に使用
するエッチングはｗｅｔエッチングのほうが、ＲＩＥ加
工よりもよい）を行う加工行程とすると、図２６、図４
５及び図４６に示しているような、精度の高い、凹レン
ズ形状又は平板形状の、水晶板１３を、短時間に、多量
に、製造することが出来る。

【００２９】上部及び下部のラッピングプレート１７，
１８は、図２０及び図２１に示すように、スラリー（遊
離砥粒）の供給とともに回転させることで、第１の加工
補助具１１を、載せたキャリア３７を、太陽ギア３９
と、インターナルギア３８の間に設置し、加工補助具１
１を太陽ギア３９の回りに、公転するとともに、自転す
る、遊星運動をさせて、片面は、水晶板１３の上の面
を、下部ラッピングプレート１７を使用して研磨加工
し、第１の加工補助具１１の、もう一方の片面は、上部
ラッピングプレート１８を使用して研磨加工すると、極
く薄い水晶板１３を、容易に研磨加工することができ
る。片面研磨加工機械を使用する場合も、上記の研磨加
工手段と、同じ手段にて、水晶板１３を、研磨加工する
ことが出来る。

【００３０】さらに、上記の手段にて、極く薄い水晶板
１３を加工したあと（例えば、厚さが１０μｍの場合）
では、水晶板１３が、極く薄いが為に、取り扱いに苦労
することと、水晶板１３に電極を形成するのにも、困難
をともなうので、図２２に示すように、絶縁体、又は非
絶縁体で出来ている、固定用枠４８の中心に、水晶板１
３を設置し、ボンデイングマシンを使用して、極く細
い、金線４９（例えば、１８μｍ程度）を使用して、固
定用枠４８に、水晶板１３を固定する。水晶板１３を、
固定用枠４８に固定したあとは、図２３（ａ）に示して
いるように、金線４９に弛みがあるので、図２３（ｂ）
に示しているように、水晶板１３の全面を、下から持ち
上げるか、又は、その他の手段にて、金線４９の弛みを
是正して、金線４９を、直線状態にはると、なおよい。
又、図２２に示しているは、図２３に示しているような
手段にて、固定用枠４８に、金線４９を使用して、最
低、３つの方向から、水晶板１３を固定すると、極く細
い、金線４９を使用して、空中に、水晶板１３を、固定
しているような状態になることで、水晶板１３の振動
を、金線４９が吸収するので、水晶の、特性を、極限ま
で、低下させることがない。

【００３１】さらに、図２３に示しているように、水晶
板１３を、固定用枠４８に、金線４９を使用して固定し
たあと、図２４に示すように、水晶板１３の中心部分に
電極を設けるために、水晶板１３の中心部分の、極く一
部分だけを、金などを使用して、蒸着を行った後、その
蒸着した、水晶板１３の中心部分に両面から、ボンデイ
ングマシンを使用して、水晶板１３と、固定用枠４８の
間を、金線４９を使用して、結線し、此の金線４９を、
水晶板１３の中心に取り付ける、電極５０として使用す
ることで、従来、使用している電極（例えば、水晶板の
表裏に蒸着して形成している電極）と、比較すると、水
晶板１３の中心部分だけに、極く、細い金線４９（１８
μｍ位）を使用して、電極５０を、形成することが出来
るので、水晶の特性を低下させることがない。

【００３２】図２５は、片側凹面の水晶板１３を製造す
る装置を示すものである。図２５において、１１は第１
の加工補助具、１９は第２の加工補助具、４１は加工補
助具１１，１９を低速回転（例えば１００〜３００ｒｐ
ｍ）させるモータ、４３は研磨具４４を高速回転（例え
ば５０００ｒｐｍ）させるモータである。研磨具４４と
しては、フェルト、綿棒、バフ等の柔らかい器具を用
い、酸化セリウム又はＧＣ又はダイヤモンド等の研磨剤
を使用して、１分間に１μｍ位、研磨していく。最初の
厚みが４０μｍ程度の、円板状の水晶板を、図２６に示
すように、中心が１０〜２μｍの厚みの、凹レンズ形状
の水晶板１３に仕上げる。又、図２５に示しているよう
な、構造の装置を使用して、水晶板１３を、凹レンズ形
状に、加工することも出来る、此の場合に使用する、研
磨具４４としては、ダイヤモンド砥粒を、電気メッキし
たホイルで出来ている、研磨具４４を使用すると、容易
に、凹レンズ形状に、水晶板１３を、加工することが出
来る。その後、凹レンズ形状に、加工した後の、水晶板
１３の仕上げ工程を、両面研磨加工機械、又は片面研磨
加工機械を使用して、研磨加工すると、図４３（ｂ）に
示しているような、凹レンズ形状の水晶板１３に、研磨
加工して、仕上ることが出来る。

【００３３】加工補助具としては、図２５に示した構造
のほか、図２７、図２８及び図２９に示すように、超
鋼、プラスチックス、ガラス又はその他の金属板を使用
して、図中に示している平板形状の加工補助具１１ａ、
又は加工補助具１１ｂを製作して、斜線にて示している
部分を、松脂、パラフィンなどを使用して、接着剤層５
９を形成して、水晶板１３を加工補助具に固定して、水
晶板１３と加工補助具を、一体化した水晶板１３と加工
補助具を、図１６に示している、両面研磨加工機械（ラ
ップ盤）を使用して、片面のラッピングプレート１７は
加工補助具を研磨加工して、もう一方の片面の、ラッピ
ングプレート１８は水晶板１３を研磨加工した後、水晶
板１３を加工補助具より剥離する構成にて、水晶板１３
を研磨加工するならば、ラップ盤にて使用する、キャリ
ア３７の厚さに関係なく、水晶板１３を、極く薄く、精
度の高い加工が出来る、両面研磨加工が出来る、両面研
磨加工機械を使用して、片面研磨加工を行なう手段とす
るか、又は片面研磨加工機械を使用するか、又は手作業
による研磨加工を行なうか、又はその他の研磨加工手段
としてもよい。尚、加工補助具の構造としては、図２７
に示している加工補助具１１ａよりも、図２８に示して
いる加工補助具１１ｂの形状のほうがよい、何故なら
ば、接着剤層５９（斜線の部分）を形成しているのが、
加工補助具１１ａは、水晶板１３を加工補助具１１ａに
固定するのに、水晶板１３の裏面の全面に塗布している
のに対して、加工補助具１１ｂの形状の場合には、水晶
板１３を加工補助具１１ｂに固定するのに、水晶板１３
の側壁の部分に接着剤層５９を形成して、水晶板１３を
加工補助具１１ｂに固定することで、水晶板１３の側壁
を保護することが出来ることと、加工補助具１１ｂと水
晶板１３との間に接着剤層５９が存在しないので、水晶
板１３を加工補助具１１ｂに密着させることが出来るこ
とで、精度の高い水晶板１３の研磨加工を行うことが出
来る。

【００３４】また、図２９に示している構造の形状の、
加工補助具１１ｃを超鋼などを使用して、溝５２を形成
した加工補助具１１ｃの構造の、加工補助具１１ｃを使
用すると、図２８に示している加工補助具１１ｂより
も、下記の点でなおよい。水晶板１３の厚さが、１０μｍから３０μｍ前後
と、極く薄いので、溝５２を形成した加工補助具１１ｃ
を使用したほうが、接着剤層５９の厚さを厚く形成する
ことが出来る構造なので、極く薄い、水晶板１３でも、
水晶板１３の側壁を使用して、水晶板１３を、加工補助
具１１ｃに固定することが出来る構造であるからであ
る。加工補助具１１ｃの構造は、接着剤層５９の厚さ
を、いくらでも厚くすることが出来る構造であるので、
水晶板１３が、極限まで、薄くなっても、加工補助具１
１ｃに固定することが出来る構造である。

【００３５】次に、本発明の圧電素子の応用例として、
音響−電気変換器について説明する。従来の、地震探査
・予知には、現在、海洋観測、地下構造探査、地球磁気
観測、ＧＰＳによる観測、２点間の距離のレーザ測定に
よる、地核の移動測定などが行われているが、地震や津
波による、空気の振動を観測することも、一つの予知方
法である。

【００３６】空気の振動を、記録や分析が、容易な電気
信号に変換する手段として、集音マイクがあるが、雑音
を拾いやすく、目的の振動数の音波を検出することが困
難である。

【００３７】図３０（ａ）〜（ｅ）は、本発明の圧電素
子を利用した、音響−電気変換器の、各実施例を示すも
のであり、水晶又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
単結晶又は、チタン酸バリウム又は、その他のセラミッ
クスなどの、圧電効果を有する材質からなる、円筒２１
又は、円筒５４の中央部に、受圧面２２を形成し、その
受圧面２２に、一対の電極２３，２４を形成し、電極２
３，２４間の、誘起電圧を測定するための、増幅器２５
を接続している。（電極２３，２４及び増幅器２５は図
３０（ａ）のみ図示している）。図３０（ａ）は両凸レ
ンズ（ｂｉ−ｃｏｎｖｅｘ）型、（ｂ）は両凹レンズ
型、（ｃ）は平面型、（ｄ）は周囲にＲを形成した平面
型、（ｅ）は片凸（ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）型を示
している。図３０（ａ）に示しているように、栓５５
を、２個使用して密封し、円筒２１内部を密封して、Ａ
室を形成し、円筒５４内部を密封して、Ｂ室を形成し、
円筒２１内部を密封した、Ａ室内部も、又、円筒５４内
部を密封した、Ｂ室内部も、ともに、減圧（出来れば真
空状態）した構造の、円筒２１及び円筒５４の、左右の
円筒２１及び円筒５４が、横軸方向及び縦軸方向の振動
を、キャッチすることで、円筒２１及び円筒５４の中心
部分に形成している、受圧面２２を、円筒２１及び円筒
５４を形成しない場合に、比較すると、より強く受圧面
２２が、振動をキャッチする構造になっている。なお、
上記の理由から、円筒２１及び円筒５４の、直径が小さ
くて、長さが長いほど、外部からの、振動を、受圧面２
２が、受けやすくなるので、精度の高い、圧力センサー
が出来ることになる。尚、Ａ室、及びＢ室内部を減圧さ
せない場合には、不活性ガスを注入するとよい。

【００３８】図３１は、図３０（ａ）及び（ｅ）に示し
ている、上面図で、穴又は空間部分４７を形成して、円
筒２１及び円筒５４の、左右の円筒２１及び円筒５４を
振動させた振動が、図３０（ａ）及び（ｅ）に示してい
る、Ａの部分からＢの部分に、又は、Ｂの部分からＡの
部分に、円筒２１及び円筒５４を、振動させた振動が、
両端から、自由に移動することで、円筒２１及び円筒５
４を振動させた振動（Ａの部分を、振動させた振動と、
Ｂの部分を振動させた振動）が、円筒２１及び円筒５４
の、両端から、自由に、移動することで、Ａの部分を振
動させた振動と、Ｂの部分を振動させた振動が、中心部
分において、共鳴して、共鳴現象を起すことで、穴又は
空間部分４７を形成しない場合に、比較すると、より強
く、中心部分に形成している、受圧面２２を振動させる
構造をしている。

【００３９】次に、受圧面２２の形成方法について説明
する。基本的には、図３２に示すように、水晶又は、チ
タン酸バリウム又は、ニオブ酸リチウム又は、その他の
セラミックスなどの、圧電効果を有する材質からなる、
材質の丸棒３０を、旋盤などの加工機械のチャック３１
で把持し、また金属球の表面に、ダイヤモンド砥粒を付
着させた、砥石３２を先端に、回転自在に設けた、加工
工具３３を、ツール保持具３４で把持する。砥石３２
は、図３３に示すように、対向面がカットされた球体で
あり、支持アーム３５の先端に、軸受け３６を介して、
回転自在に取り付けられている。砥石３２の周面には、
図３４（ａ）及びそのＡ−Ａ拡大断面図である、図３４
（ｂ）に示すように、Ｖ字状溝３２ａが形成されてお
り、溝３２ａの内壁の一方が、砥石３２の中心を通る面
に含まれるような、方向性を有している。この砥石３２
は、エアノズル４０から、砥石３２の周面に対して、接
線方向に噴射される、空気のジェット流により高速回転
（好ましくは８．０００〜５０．０００ｒｐｍ）され、
被研削面をゆっくりと時間を掛けて（例えば毎分１μ
ｍ）削っていく。この研削時に、噴水ノズル４１から、
水を噴射して、砥石３２の冷却と、削り屑の排出を行
う。丸棒３０は、砥石３２が回転駆動されるとき、図３
２に示すように、軸心の回りに回転駆動され、従って砥
石３２により、円形形状又は、円筒形状の穴が形成され
る。又、上記にて説明した、研削又は研磨加工の手段
の、他の利用方法としては、図３６（ｅ）に示している
ような、砥石３２”を使用することで、図２、図３及び
図４に示しているような形状又は、その他の形状の、研
削又は研磨加工に応用することが出来る。

【００４０】なお、受圧面２２の研磨面が凸状の場合
は、図３６（（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図）に示す
ように、鼓型の砥石３２’を使用する。受圧面２２の研
磨面がフラットな場合は、図３６（ｃ）に示すような、
フラットな砥石３２”を使用する。あるいは、図３７に
示すように、穴径よりもずっと小さい径の砥石３２を用
い、図３３に示す加工工具３３と同じ、回転駆動を砥石
３２に与える加工工具３３を、ＮＣ装置などで受圧面
の、曲面に沿って移動させながら砥石３２を回転させ
る。同時に、チャック３１を回転させて丸棒３０を回転
させながら受圧面を加工する。又、穴又は空間部分４７
を形成する手段としては、図３６（ｄ）に示すような形
状の砥石３２”を使用すると、保持部分４７を残して、
容易に、穴又は空間部分４７を加工することが出来る。
又、穴又は空間部分４７を形成する手段としては、通常
のダイヤモンドを電着した、ドリルを使用しても、穴又
は、空間部分４７を形成することは、可能である。

【００４１】なお、円形形状の穴の加工には、通常の軸
の回りに回転する工具も使用でき、図３８に示すような
球面形状の砥石や、図３９に示す円板面形状の砥石も使
用できる。又、砥石３２を使用して、研削加工が終了し
たならば、砥石３２と同じ構造をした、研磨用の研磨用
砥石３２””を、フェルト又は、バフなどの素材を使用
して製作し、研磨用砥石３２””と、砥石３２を取り換
えて、研磨用砥石３２””を使用して、研磨加工する
と、仕上加工が出来る。フェルト又は、バフで出来てい
る、研磨用砥石３２””の回転駆動の手段も、砥石３２
を回転駆動させる手段と同じく、フェルト又は、バフに
溝３２（ａ）を形成して、エアノズル４０を使用して
の、回転駆動とすると、容易に、研磨加工を行うことが
出来る。

【００４２】なお、図４０及び図４１に示しているの
は、図３３に示している構造をした、研削及び研磨装置
の製作図である。実際に製作した、砥石３２の直径は２
０ｍｍで、溝３２（ａ）の深さは、１ｍｍで、溝の数
は、１６個形成した構造の、研削及び研磨装置に、エア
ノズル４０から、砥石３２の周面に対して、接線方向
に、噴射した空気圧と、砥石３２の回転数を、実測した
実測値の、回転数が下記の数字である。空気圧が、０．５気圧の場合の、砥石３２の回転数
は、約１２．２００回転の回転数である。空気圧が、１．０気圧の場合の、砥石３２の回転数
は、約２２．０００回転の回転数である。空気圧が、２．０気圧の場合の、砥石３２の回転数
は、約３７．５００回転の回転数である。空気圧が、３．０気圧の場合の、砥石３２の回転数
は、約４７．８００回転の回転数である。空気圧が、４．０気圧の場合の、砥石３２の回転数
は、ベアリングが耐えることが出来る限界である、約５
０．０００回転の回転数である。

【００４３】なお、図４０及び図４１に示している構造
の、研削及び研磨装置に、研削用の砥石３２の変わり
に、鉄、アルミニウム、銅などの金属又は、バフ又は、
フェルト又は、ガラス又は、プラスチック又は、セラミ
ックス又は、その他の研磨用材質で、図３６に示してい
る、研磨用砥石３２””（ｅ）を製作して、研磨用砥石
３２””（ｅ）と、研磨剤として、ダイヤモンドペース
ト又は、酸化セリウム又は、アルミナ又は、ＧＣ又は、
その他の研磨剤を使用して、図２（ａ），図３（ａ）及
び図４（ａ）に示しているような形状に、図３２に示し
ている、加工方法を使用して、水晶などの圧電素材を、
研削と研磨加工を、同時に行う構成とする。研削と研磨
を、同時に行うことが出来る、理由としては、研磨用砥
石３２””（ｅ）の回転数を、ベアリングが耐えること
が出来る、限界である、５０．０００回転までの回転数
にて、研磨用砥石３２””（ｅ）を容易に、駆動させる
ことが出来るがために、研磨加工だけでも、極く短い時
間に、能率よく、研磨加工が出来るがために、極く薄
い、水晶などの圧電素材であれば、フェルト、バフ、鉄
などで出来ている、研磨用砥石３２””（ｅ）を使用し
て、研削と研磨加工の、２つの加工を、同時に行うこと
が出来る。

【００４４】図４２（ａ）に示しているのは、角速度セ
ンサー又は、角速度センサーを製作するために、ニオブ
酸リチウム、又はニオブ酸カリウムなどの、圧電素材で
出来ている、圧電板５７で出来ている、圧電板５７の厚
い板、例えば、３５０μｍ位の、厚い板と、薄い圧電板
５７、例えば、２５μｍ位の板を、絶縁体で出来てい
る、接着剤層５９を使用して、両面から、貼り合わせ
て、合板した、圧電板５７を示している。

【００４５】図４２（ｂ）に示しているのは、図１に示
している、加工手段を使用して、圧電板５７の、厚い板
の中心部分に、直径が３ｍｍ位の、円形形状の、凹レン
ズ形状（Ｉｎｖｅｒｔｅｄｍｅｓａ型）に加工し、そ
の厚さを、２５μｍとして、接着剤層５９を、挟んで、
合計５０μｍとした、静電容量型の、角速度センサーに
使用する、加工に成功した、例を示している。このニオ
ブ酸リチウム又は、ニオブ酸カリウムは大変に、加工が
難しい素材であるけれども、図１に示している、加工手
段を使用すれば、素材に、熱による影響を与えることな
く、高い精度にて、容易に加工することが出来る、こと
が判明した。ニオブ酸リチウムの場合、許容温度差とし
ては、２０℃以内の温度差しか、許容温度差が許されな
い点が、加工が難しいところである。

【００４６】図４３（ａ）に示しているのは、水晶板１
３にレジストを塗布してマスキングして金属被膜、又は
その他の材質で出来ている被膜などを形成し、水晶板１
３にマスクをかけて、フッ化水素酸などを使用しての、
化学的なｗｅｔエッチング、又はＣ_２Ｆ_６又はＣＨＦ_３
などのフッ素系ガス、又は塩素系ガスを使用したＲＩＥ
加工、又はその他の化学薬品を使用しての、エッチング
加工を行なった水晶板１３の中心部分に、例えば、直径
が１．５ｍｍの、凹レンズ形状（逆ＭＥＳＡ形状）に、
ｗｅｔエッチング加工，又はＲＩＥ加工を行って形成し
た、水晶板１３の形状を図示している。水晶板１３、又
はその他の圧電素材を、フッ化水素酸などの、化学薬品
を使用してエッチング加工すると斜線にて示している、
外周部分の形状が、ムの字の形状（床掘り形状）とな
り、蒸着を使用して、電極を形成する場合、斜線の部分
が、影となり、電極を形成することが出来にくいとい
う、欠点が、化学的なｗｅｔエッチング加工の欠点であ
る。又、ＲＩＥ加工の場合でも、ムにはならないけれど
も、エッチングした表面に対して、ほぼ、直角となるの
で、ＲＩＥ加工の場合でも、蒸着を使用しての、電極を
形成することが出来にくいという欠点がある。

【００４７】図４３（ｂ）に示しているのは、図４３
（ａ）にて説明した、化学的なｗｅｔエッチング加工の
欠点を修正するためと、ＲＩＥ加工にて発生した、加工
変質層を除去する目的のために、図２０に示している、
両面研磨加工機械を使用して、例えば、上部ラッピング
プレート１８は、スウェード１５を貼った、ラッピング
プレートを使用し，下部ラッピングプレート１７は、鉄
などの，金属製のラッピングプレートを使用するか、又
は、両面とも、スウェード１５を貼った、ラッピングプ
レート１７及びラッピングプレート１８を使用して，図
４３（ａ）に示している，エッチング加工した，水晶板
１３の凹レンズ形状部分を，スウェード１５を使用し
て，酸化セリウムなどの研磨剤を使用して，研磨加工す
ると図４３（ｂ）に示しているような、スムーズライン
５３を形成することが出来ることが，第１の利点であ
る。さらに、第２の利点は，研磨剤が，凹レンズ形状の
内部に，溜まるがために凹レンズ形状の内部を、上部ラ
ッピングプレート１８を使用して、どんどんと、段階的
に，研磨加工することが出来ることと、下部ラッピング
プレート１７の、両面から、研磨加工することが出来る
ことで，極限まで，薄い，例えば，０．５μｍ程度（固
有振動周波数約３ＧＨｚ）までの，極く薄い，水晶板１
３を，研磨加工しても，保持部分５１の，厚さは、４０
μｍから，３０μｍ位の，厚さを，維持することが出来
ることにより、極限まで薄くしても，凹レンズ部分の、
強度の維持，およびハンドリングに困難を，伴うことが
ない。さらに，第３の利点は，平面研磨加工機械を使用
して、凹レンズ形状の研磨加工を行うことが出来る。上
記３つの利点が，エッチング加工と、両面研磨加工機
械、又は片面研磨加工機械又はその他の研磨加工手段を
併用した、エッチング（ＲＩＥ加工）・ポリシング（機
械的な研磨加工）を併用、又はエッチング（ＲＩＥ加
工）・ポリシング・エッチング（化学的なＷｅｔＥｔ
ｃｈｉｎｇ）を併用した、、加工手段より、生まれる。
尚、スウェード１５を使用して、図４３（ａ）に示して
いる、凹レンズ形状の水晶板１３を、両面研磨加工機械
を使用して、研磨加工した場合、ラッピングプレートに
かける圧力により異なるけれども、３０μｍ位の段差の
ある、凹レンズ形状の振動部分を、機械的に研磨加工を
行なうことが出来る。

【００４８】図４４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）
に示しているのは、ＲＩＥ加工、又はプラズマエッチン
グ、又は化学的なエッチング、又はその他の手段を使用
して、水晶板１３に凹レンズ形状を形成した、加工面
を、図１３に示している、第１の加工補助具１１と、第
２の加工補助具１９を使用して形成した、加工補助具１
１を使用して、水晶板１３を保持し、第２の加工補助具
１９を、石英で出来ている、硬質ガラスなどで製作し
た、加工補助具１１を使用して、片面は、凹レンズ形状
に加工した水晶板１３の裏面を、もう一方の片面は、加
工補助具１１の一面を、図２０及び図２１に示してい
る、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機械、又はそ
の他の加工手段を使用して、上と下の、両面から、同時
に、研磨加工している状態を示している。又、図４４
（ｄ）に示しているのは、出来上がりの寸法図を示して
いる。尚、片面研磨加工機械を使用して、凹レンズ形状
を形成した水晶板１３を研磨加工する場合には、凹レン
ズ形状を形成した面を、加工補助具１１を使用して保持
するか、又は直接に、ケンビ（研磨盤）に、凹レンズ形
状を形成した面を、接着剤などを使用して貼りつける
か、又はその他の手段を使用して、ケンビに取り付け
て、凹レンズ形状を形成した裏面を、片面研磨加工機械
を使用して研磨加工すると、容易に、極く薄い水晶板１
３を、研磨加工することが出来る。

【００４９】図４４に示しているのを順番に説明する
と、下記の通りである。図４４（ａ）に示しているのは、水晶板１３に、Ｒ
ＩＥ加工、又は化学的なｗｅｔエッチング手段を使用し
て、深さが１５μｍの凹レンズ形状を形成している。図４４（ｂ）に示しているのは、図１３に示してい
る、加工補助具１１を使用して、凹レンズ形状を形成し
た面を、加工補助具１１を使用して、水晶板１３を保持
している。図４４（ｃ）に示しているのは、機械的な研磨加工
手段を使用して、５９．５μｍ削り取っている状態を示
している。この場合、機械的な手段だけで、５９．５μ
ｍの、全てを、削り取ると、水晶板１３に、歪が発生す
る、ので最初に、ＲＩＥ加工、又はプラズマエッチング
などのエッチング手段を使用して、５６．５μｍ程の厚
さを、化学的な手段を使用して、削り落とした後、残り
の、３．０μｍ程を、機械的な、研磨加工手段を使用し
て削り落とすと、一切の歪が発生することがない、又Ｒ
ＩＥ加工にて発生した加工変質層を除去することが出来
る。図４４（ｄ）に示しているのは、最終段階として、
再度、ｗｅｔエッチング加工を使用して、修正を行っ
て、出来上がりとなる。

【００５０】図４５、又は図４６に示しているのは、直
径が１．０ｉｎｃｈで、厚さが８０μｍの厚さに、機械
研磨加工された水晶板１３の基盤を、最初に、図４５
（ｂ）に示しているように、ＲＩＥ加工、又はｗｅｔエ
ッチング加工にて、６０μｍを除去して、その後、図４
５（ｃ）、及び図４５（ｄ）に示しているように、加工
補助具１１と、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機
械を使用して、ＲＩＥ加工、又はその他の化学的なエッ
チング加工を行うことで、発生した、数μｍの凸凹、例
えば、５μｍを、機械的な研磨加工を行って除去して、
水晶板１３の面精度を高めた後、再度、水晶板１３の両
側面から、化学的なｗｅｔエッチング加工を行うこと
で、精度が高くて、極く薄い、例えば、１０μｍ内外
の、水晶板１３を加工することが出来る状態を示してい
る。尚、最終仕上げ工程では、出来るだけＲＩＥ加工は
使用せずに、ｗｅｔエッチング加工、又は機械研磨加工
を最終仕上げの加工とすると、水晶板１３の電気的な特
性が低下することなく、水晶板１３の電気的な特性がよ
い。又、極く薄く（厚さが１４μｍ前後）水晶板１３
を、機械的な研磨加工を使用して加工した水晶板１３な
らば、フッ化水素酸、ＮＨ_４ＨＦ_２、又はＮＦなどを使
用した、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを使用して、
両側面から数μｍ除去しても、化学的なＷｅｔＥｔｃ
ｈｉｎｇの欠点である、ピンホール（穴）が出来ること
はない利点がある。厚さが１０μｍ内外となると、化学
的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを使用して加工すると、す
ぐに、ピンホールが出来るのが、化学的なＷｅｔＥｔ
ｃｈｉｎｇの欠点であるからである。

【００５１】図４５（ｃ）、及び図４６（ｃ）に示して
いる、第１の加工補助具１１、及び１１”は、鉄などの
金属を使用して製作し、第２の加工補助具１９は、超鋼
などの金属を使用して製作するとよい。又、この場合の
ラッピングプレートは、錫で出来ている、錫板などを使
用して、研磨加工機械としては、片面研磨加工機械を使
用してもよいし、両面研磨加工機械、超音波加工機、又
はその他の研磨加工機械を使用してもよい。さらに、水
晶板１３を加工補助具１１、又は１１”に固定する手段
としては、加工補助具１１、又は１１”に形成している
孔１６を使用して、図面に示している矢印の方向に、真
空吸着にて、加工補助具１１、又は１１”の表面上に水
晶板１３を吸着させる構造としてもよい。尚、真空吸着
を使用して、水晶板１３を、吸着させる構造とするに
は、片面研磨加工機械を使用する以外には、構造上真空
吸着にて、水晶板１３を加工補助具１１、又は１１”に
吸着させて、機械的な研磨加工を行うことは出来ない。
ただし、真空吸着を使用して、加工補助具１１、又は１
１”の上面に、水晶板１３を吸着させる構造は、図面を
省略している。

【００５２】図４５、又は図４６に示している順番に、
実際に、行った実験結果から説明すると、図４５（ｂ）
及び、図４６（ｂ）に示しているように、ＲＩＥ加工に
て、６２μｍ除去すると、第１に、１μｍから６μｍ内
外の凸凹が発生する、この凸凹が発生する原因は、ＲＩ
Ｅ加工を行なう以前の加工である、図４５（ａ）に示し
ている、厚さが８０μｍで、直径が１ｉｎｃｈの水晶板
１３を、機械的な研磨加工を行なうときに出来た、極く
小さなキズ（例えば、、０．０１μｍ位）と、第２に、
水晶板１３に含まれている、極く小さな不純物に対し
て、ＲＩＥ加工によるイオン粒子が激突を繰り返すこと
で、極く小さなキズと、極く小さな不純物が、イオン粒
子の激突により拡大した凸凹である。又、この凸凹とは
別に、ＲＩＥ加工による加工変質層の発生が起こる、こ
れは水晶板１３の表面上が、イオン粒子の激突による高
温にて、厚さとして１μｍ内外、溶解するがために、非
晶質すなわちアモルファスとなって、水晶板１３として
の結晶性がなくなり石英となる。上記２つの原因からな
る加工変質層を除去する目的にて、１μｍから６μｍ内
外の凸凹を、機械的な、研磨加工を行って除去する目的
にて、第１の加工補助具１１、又は１１”と、第２の加
工補助具１９を使用して製作した、加工補助具を使用す
る場合、第２の加工補助具１９を製作する材質を、酸化
セリウムなどの研磨剤では、研磨加工が出来にくい材質
である、超鋼などの金属材料を使用して製作すると、水
晶板１３の外周部分である、円型形状部分の円周部分
が、超鋼にて出来ている加工補助具１９により保護され
て、研磨加工されるが為に、片面研磨加工機械を使用し
て研磨加工しても、例えば、ラッピングプレート盤とし
て、錫盤などの金属板に倣うので、極限まで、平行度、
及び面精度のよい加工を行うことが出来る。例えば、ラ
ッピングプレートとして、錫板を使用して、加工補助具
１９を、超鋼を使用して製作した、加工補助具１９を使
用して、水晶板１３を図４５（ｄ）、又は図４６（ｄ）
に示しているように、５μｍ内外を、片面研磨加工機
械、又は両面研磨加工機械を使用して研磨加工した場合
の、平行度、及び面精度は、１／１００以内の誤差の範
囲内にて加工が出来ることが判明した、この加工方法を
使用することにより、例えば、２ｉｎｃｈ（約５．８ｃ
ｍ）の基盤の研磨加工を、厚さ５μｍの、厚さの加工を
行っても、平行度（傾斜角度）は、５μｍ×１／１００
→０．０５μｍ以内の誤差の範囲内にて加工することが
出来るので、水晶板１３の電気的な特性に影響を与える
ほどの誤差ではない。さらに、超鋼などの金属材料を使
用して、水晶板１３の外周を保護するので、水晶板１３
の周辺部分に亀裂、又は破損が発生しなくなる、加工方
法の状態を図示している。尚、ＲＩＥ加工にて、水晶板
１３を６２μｍ除去すると、第１に、１μｍから６μｍ
内外の凸凹が発生するが、この凸凹を除去するのは、機
械的な研磨加工手段を使用して除去するのが最も良いけ
れども、第２の原因にて発生する、イオン粒子が水晶板
１３に激突することで発生する、第２の原因にて発生す
る、加工変質層を除去する手段としては、非晶質の厚さ
の部分が、せいぜい１μｍ内外なので、フッ化水素酸な
どを使用した化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工の手
段だけを使用して、非晶質の部分を除去してもよい。

【００５３】上記の研磨加工に関しての説明は、片面研
磨加工機械を使用しての説明を行ったけれども、両面研
磨加工機械を使用して研磨加工する場合には、図４４、
図４５及び図４６に示しているように、水晶板１３を上
のラッピングプレート１８（図１６（Ｂ）参照）を使用
して研磨加工し、加工補助具１１及び１１”の下の面を
下のラッピングプレート１７を使用して、上下方向の両
面から研磨加工を行うので、水晶板１３を加工補助具１
１及び１１”に固定する手段としては、接着剤を使用す
ることなく、ただ加工補助具１１及び１１”の上に置く
だけで、加工補助具１１及び１１”を形成している、第
２の加工補助具１９を使用して、水晶板１３の外周を保
護して、水晶板１３を加工補助具１１及び１１”の上面
に置くだけで、固定して研磨加工を行うことが出来る。
尚、この両面研磨加工機械を使用しての研磨加工を行う
ときに使用する、加工補助具１１及び１１”には、真空
吸着を使用することが出来ないので、加工補助具１１及
び１１”に形成している孔１６は必要ないことになる。

【００５４】さらに、両面研磨加工機械を使用して、研
磨加工する場合のラッピングプレート１７及び１８の材
質は、鉄などの金属で出来ている、加工補助具１１及び
１１”を研磨加工する、ラッピングプレート１７は、加
工補助具１１及び１１”と同じ材質の、鉄などの金属を
使用して製作し、水晶板１３を研磨加工するラッピング
プレート１８は、スウェード１５（パッド）などを貼っ
たラッピングプレート１８を使用して、研磨加工を行う
と、図４５に示しているように、超鋼などの金属で出来
ている加工補助具１９は研磨加工されることなく、例え
ば、水晶板１３だけが５μｍ前後、加工補助具１９より
も、深く、研磨加工されるので、研磨加工の途中の水晶
板１３が、加工補助具１１より、飛び出すことがなくな
る。図４５と図４６に示している、水晶板１３の相違点
は、図４５及び図４６に示している、水晶板１３の研磨
加工を行う、ラッピングプレート１８は、両方共にスウ
ェード１５を貼っているラッピングプレート１８を使用
しているけれども、図４５に示している加工補助具１１
を形成している、第２の加工補助具１９の材質が、超鋼
などの金属であるのに対して、図４６に示している加工
補助具１１”を形成している、第２の加工補助具１９の
材質は、石英などを素材とした、硬質ガラスを使用して
いることによる相違により、加工補助具１１及び１１”
を形成している、第２の加工補助具１９の、高さ方向が
異なる、図４５に示している、第２の加工補助具１９
は、全く研磨加工されないのに対して、図４６に示して
いる、第２の加工補助具１９は、水晶板１３の高さと同
じ高さに研磨加工されている。ただし、研磨剤として酸
化セリウムを使用することとする。その理由は、水晶板
１３の材質と、第２の加工補助具１９の材質が同じ石英
で出来ているからである。

【００５５】図４５及び図４６に示している加工手段を
使用して、現在、両面研磨加工機械（ラップ盤ともい
う）を使用して製作することが出来ない、厚さである２
７μｍ（現在、製造することが出来る厚さの限界は２４
μｍから２７μｍとされているけれども、２９μｍ位が
限界である）以下の、薄い水晶板１３を製作する場合、
第１の加工手段として、図４５（ｂ）及び図４６（ｂ）
に示しているように、ＲＩＥ加工を使用して、図４５
（ａ）及び図４６（ａ）に示しているように、８０μｍ
の厚さに、機械研磨加工された、基盤の厚さの水晶板１
３の厚さを、６２μｍ除去して、水晶板１３の厚さを１
８μｍの厚さにした後、第２の加工手段として、ＲＩＥ
加工にて発生した、加工変質層、例えば、ＲＩＥ加工に
て６２μｍ除去した場合には、約１μｍから６μｍの加
工変質層が発生する、この約１μｍから６μｍの加工変
質層を、ラップ盤、又は片面研磨加工機械、又はその他
の機械研磨加工などの加工手段を使用して、機械研磨加
工にて除去するか、又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎ
ｇの手段を使用して除去すると、水晶板１３の電気的な
特性が改善される。

【００５６】ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎ
ｇ（ＲＩＥ）加工とは、真空中、又はほぼ真空中におい
て、イオン粒子を、数１０ｋｍから数１００ｋｍの速さ
に加速して、イオン粒子が水晶板１３などの圧電素材、
又はその他の電子材料に激突することで発生する、運動
エネルギーを使用して、水晶板１３などの表面を、極く
少量ずつ削り取る加工手段なので、イオン粒子が激突す
る水晶板１３などの表面上においては、イオン粒子が激
突した瞬間には、水晶板１３の表面上では、温度の上昇
が起こり、その高温の影響により、水晶板１３の表面上
では、水晶板１３が、極く少量ずつ溶解して、水晶板１
３の表面上では、キュリー温度（４９５℃位）以上の温
度上昇が起こり、水晶板１３の表面上では、ガス化して
気化し、吹き飛んでいる現象が起こっている。上記のこ
とから、水晶板１３などの結晶性、又は結晶方向のある
材質の場合、イオン粒子が激突した表面上では、極く薄
い非晶質、すなわちアモルファスとなって石英（結晶で
はなくなること）の膜、又は水晶板１３の表面上に酸化
膜（例えば、ＲＩＥ加工にて１０μｍ削除した場合、１
／１０から１／１００（０．１μｍから１．０μｍ位の
膜と考えるとよい）が形成されるが為に、圧電素材であ
る、水晶板１３などの電気的な特性が、極端に低下する
ので、ＲＩＥ加工を行なって加工を行なった後、その後
の加工手段として、機械的な研磨加工、又は化学的なＷ
ｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工の手段を行わないと、電気的
な特性が良い、圧電素材及び電子材料を加工することは
出来ない。だけども、図４５（ｅ）及び図４６（ｅ）に
示しているように、両面から、１．０μｍずつ位ずつ、
ＲＩＥ加工を使用して削り取るのであれば、許容される
範囲内であるけれども、仕上げ工程としてはなるべく、
ＲＩＥ加工は使用せずにｗｅｔエッチングの加工手段を
使用するほうがよい。尚、ＲＩＥ加工の利点は、図４５
（ｂ）及び図４６（ｂ）に示しているような、６２μｍ
荒加工する手段と、０．１μｍから１μｍ内外を削り取
る微調節用の加工手段として使用するか、又は、図４５
（ｄ）及び図４６（ｄ）に示している、加工補助具１１
及び１１”と、ＲＩＥ加工手段を組み合わせて、電気的
な特性が良い、機械的な研磨加工手段の利点と、欠点の
あるＲＩＥ加工の加工手段と、化学的なＷｅｔＥｔｃ
ｈｉｎｇの加工手段を交互に併用することで、機械的な
研磨加工では出来なかった、図４５（ｅ）及び図４６
（ｅ）に示している段階にて、化学的なＷｅｔＥｔｃ
ｈｉｎｇを使用して、斜線の部分を、最終的に除去して
出来た、水晶板１３の厚さが、１０μｍ内外の１ｉｎｃ
ｈ×１ｉｎｃｈ、又はｉｎｃｈ×２ｉｎｃｈの丸形
状、又は角形状の、水晶板１３の基盤を多量に安く量産
することが出来ることが、ＲＩＥ加工と、加工補助具１
１及び１１”を併用しての、研磨加工を行なうことによ
る利点である。上記の加工を可能としているのは、図４
５（ｂ）及び図４６（ｂ）に示しているように、第１の
加工手段として、ＲＩＥ加工にて、水晶板１３の、厚さ
が８０μｍの基盤を、基盤に歪を一切、発生させること
なく、６２μｍ削り取って、荒加工ではあるが、厚さ
が、１８μｍの厚さの、水晶板１３を製作することが出
来ることと、第２の加工手段として、図４５（ｄ）及び
図４６（ｄ）に示している、加工補助具１１及び１１”
を使用して、ＲＩＥ加工にて発生した、ＲＩＥ加工の欠
点である、加工変質層（例えば、６２μｍ削り取った場
合、約１μｍから６μｍ）を、（ただし、ＲＩＥ加工に
ては、歪は、発生しない）機械的な研磨加工手段にて、
研磨加工を行なって除去することにより、電気的な特性
を改善して、電気的な特性が良好な水晶板１３を製作す
ることが出来る。さらに、電気的な特性が良好な、水晶
板１３の基盤が出来れば、図５１、図５２、図５３及び
図５４に示している凹レンズ形状、又はＰｌａｎｏ−Ｃ
ｏｎｖｅｘ型形状、Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｎｖｅｘ型
形状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、又はその他の形
状の、水晶板１３の精度の高い製作にも利用することが
出来る。

【００５７】図４４、図４５及び図４６に示している、
加工補助具１１を使用して、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した水晶板１３の、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した面を保持して、平板形状、又は凹レンズ形
状を形成した、水晶板１３の裏面と，加工補助具１１の
一面を、両面研磨加工機械を使用して、上と下の，両面
から，同時に研磨加工すると、平板形状、又は凹レンズ
形状を形成した、水晶板１３の一面は、一切、研磨加工
することがなく、平板形状、又は凹レンズ形状を形成し
た、裏面だけを研磨加工することが出来るので、下記の
ような利点がある。両面研磨加工機械を使用して、極く薄く、平板形
状、又は凹レンズ形状を形成した、水晶板１３の研磨加
工を行うことが出来る。両面研磨加工機械を使用して、研磨加工しても、加
工補助具１１を使用することで水晶板１３に、平板形
状、又は凹レンズ形状を形成した一面は、一切、研磨加
工することなく、平板形状、又は凹レンズ形状を形成し
た裏面だけを、研磨加工することが出来るので、平板形
状、又は凹レンズ形状部分の、加工寸法精度が変化しな
い。加工補助具１１を使用することで、両面研磨加工機
械を使用して、片面研磨加工が出来るので、荒加工であ
る、ラップ加工から、ポリッシング加工である、研磨加
工をしても、平板形状、又は凹レンズ形状部分の、加工
寸法の精度が変化することがない。加工補助具１１を使用することで、片面研磨加工で
ありながら、両面研磨加工機械の利点である、平行精
度、平面精度を出すことが出来る。加工補助具１１を使用することで、ＲＩＥ加工、又
は化学的な、エッチング加工の利点と、片面研磨加工機
械の利点と、両面研磨加工機械の利点の、両方の利点を
利用することが出来る。加工補助具１１を使用して、片面研磨加工を行うこ
とで、片面研磨加工機械の欠点がなくなる。

【００５８】図４７に示しているのは、水晶板１３の両
側から、ＲＩＥ加工、プラズマ、又はその他の化学的
な、エッチング加工を行って製作した、両面が凹レンズ
形状をした、水晶板１３を、図１３に示している、加工
補助具１１を使用することなく、両面研磨加工機械を使
用して、図２０に示している、キャリア３７を使用し
て、直接に、遊星運動をさせて、エッチング加工によ
る、加工変質層を、機械加工で除去した後、再度、エッ
チング加工して、その後、再度、機械加工とエッチング
加工を併用して使用し、両面から加工を行って出来た、
水晶板１３の、加工状態を示している。尚、図４７
（ｃ）に示しているのは、出来上がりの寸法図の一例で
ある。又、両面を凹レンズ形状に形成した水晶板１３
を、スウェード１５を貼った、ラッピングプレート１７
及びラッピングプレート１８を使用して、上下の方向か
ら、研磨圧力をかけて、両面が凹レンズ形状をした水晶
板１３を、両面研磨加工機械を使用して研磨加工する
と、図４７（ａ）に示している形状の、水晶板１３の形
状を、図４７（ｃ）に示している形状の、水晶板１３の
形状に研磨加工を行なうことが出来ることが判明した。

【００５９】図４８に示しているのは、実際に、水晶板
１３を製作する場合、２．０インチウエハーの、水晶板
１３の表面上に、マスキングしてマスクを形成し、エッ
チングを使用して、数百個から、数千個の、平板形状、
又は片面が凹レンズ形状、又は両面が凹レンズ形状の水
晶板１３を形成し、その後、水晶板１３を切断して、水
晶板１３を、四角形状のままの状態にて使用するか、又
は丸の形状に、水晶板１３を、切断加工して使用する状
態を示している。尚、図４８（ａ）及び（ｂ）に示して
いるのは、丸の形状であるが、実際上は４角の形状にて
使用することになる。

【００６０】図４４、図４５及び図４６にて説明してい
る加工手段は、一個ずつの加工方法に関しての説明を行
っているけれども，実際には，図４８に示しているよう
に、２．０インチウエハーの表面に、レジストを塗布し
てマスキングして、水晶板１３にマスクをかけて、その
後、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇなどのエッチング
加工を行なって、一度に、多量のエッチングを行い、多
量にエッチングを行なった水晶板１３を、保持すること
が出来る、加工補助具１１、又は加工補助具１１”、又
はその他の形状をした、加工補助具を使用して、加工す
るか、又は加工補助具１１、又は加工補助具１１”を使
用することなく、直接に、図２０に示している、キャリ
ア３７を使用して、遊星運動をさせて、両面研磨加工機
械を使用して、両面から研磨加工を行なうか、又は片面
研磨加工機械を使用して研磨加工を行ったままとする
か、又は周波数の微調節を行なう目的にて、再度、化学
的なＷｅｔエッチング加工などのエッチング加工を行
った後、水晶板１３を，１個ずつ、切断して、製作する
と、安いコストにて、精度の高い、水晶板１３を、短時
間に、多量に、製作することが出来る。

【００６１】図４８（ｃ）及び（ｄ）に示している、水
晶板１３を、１個ずつ研磨加工するときには、図４９
（ａ）及び（ｄ）に示しているような、加工補助具６１
を、プラスチック、又は金属、又はその他の素材を使用
して、加工補助具６１を製作して、加工補助具６１の空
間部分６２に、水晶板１３を、図４９（ｃ）及び（ｅ）
に示しているように、空間部分６２に、水晶板１３を挿
入した後、図２０に示している、キャリア３７を、直接
に使用して、水晶板１３を、遊星運動をさせて、両面研
磨加工を行い、再度、化学的なｗｃｔエッチング加工な
どの、エッチング加工を行う加工工程としてもよい。

【００６２】図４９（ｃ）に示している、水晶板１３の
形状が、四角の形状で、この四角形状の、水晶板１３を
挿入している、加工補助具６１も、四角形状の空間部分
６２を形成している、加工補助具６１を使用して、研磨
加工を行うほうが、図４９（ｅ）に示している、丸い形
状の空間部分６２を形成している、加工補助具６１より
も、四角形状の、加工補助具６１を使用して、キャリア
３７を、直接に、使用して、遊星運動させたほうが、よ
り効果的に研磨加工することが出来る。

【００６３】図５０に示しているのは、水晶板１３の真
上に、例えば、０．５ｍｍの穴を形成した水晶板１３で
出来ているマスク板６３、又は石英又はタングステンシ
ーサイド又はその他の材質にて出来ている、マスク板６
３に、超音波加工機械などを使用して、０．５ｍｍの穴
を形成したマスク板６３を、水晶板１３の真上に置い
て、水晶板１３の上の方向から、ＲＩＥ（Ｒｃａｃｔｉ
ｖｃＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）加工を行い、深さが１
５μｍの凹レンズ形状を、水晶板１３に形成している状
態を示している。何故、マスキング（金属被膜）の変わ
りに、マスク板６３をマスキングの変わりに使用して、
水晶板１３に、１５μｍから２５μｍ以上の凹レンズ形
状を形成するかというと、水晶板１３に、１５μｍから
２５μｍ以上の、凹レンズ形状を形成する場合、露光手
段を使用したマスキングでは、金属被膜の厚さが、せい
ぜい、１μｍ前後の為に、水晶板１３に１５μｍ内外の
凹レンズ形状を形成する段階でも、マスキングの金属被
膜の厚さが、全くなくなり、０となるが為に役にたたな
いので、マスク板６３に穴、例えば、０．５ｍｍの穴を
形成した、マスク板６３を使用して、水晶板１３にマス
クをかけて、ＲＩＥ加工を行う以外に、ＲＩＥ加工を使
用して、水晶板１３に、深さが１５μｍ以上の凹レンズ
形状を形成することは不可能である。又、マスク板６３
の素材としては、水晶、又は水晶と、同じ素材である石
英で出来ている、石英などが、水晶板１３をＲＩＥ加工
する場合の、マスク板６３として適当な素材である。何
故ならば、水晶、又は石英以外の素材を使用して、マス
ク板６３を製作すると、水晶板１３の表面上に、ＲＩＥ
加工にて使用するフッ素ガスにより分解されて、プラズ
マ状態となった、他の物質が、水晶板１３の表面上に付
着して、水晶板１３の表面上に、凸凹が出来る現象が発
生するが為に、水晶板１３の、精度の高い加工が不可能
となるので、マスク板６３として、水晶、又は石英を使
用して、水晶板１３の、マスク板６３として使用してい
る状態を示している。悪い例として、例えば、パイレッ
クスで出来ている板などを、マスク板６３として使用す
ると、パイレックスに含まれている、アルミニュウムな
どの物質が、フッ素ガスにて分解されて、アルミナなど
が出来て、水晶板１３の表面上に付着して化合するよう
な、現象が起こるので、パイレックスなどは、使用する
ことが出来ない。尚、上記の手段以外に、ドライフィル
ム（デュポンＭＲＣドライフィルム社の商品）を使用し
て、水晶板１３の表面上に、レジストを貼りつける方法
でも、容易にマスキングすることは可能である、又、そ
の他の手段としては、直接に、水晶板１３の表面上に、
レジストを塗布する方法でもマスキングすることは可能
である。

【００６４】図５１及び図５２２に示しているのは、水
晶板１３を、両面が凹レンズ形状、又は両面が凸レンズ
形状に、ＲＩＥ加工、プラズマエッチング、又はその他
の、化学的なエッチング手段、を使用して、水晶板１３
を凹レンズ形状に加工した後、その後の加工手段とし
て、機械的な研磨加工である、両面研磨加工機械、又は
片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工手段を使用し
て、凹レンズ形状に、化学的な、エッチング手段、を使
用して形成した加工面の、加工変質層を、機械的な研磨
加工手段にて除去して、両面の平行精度及び面精度を出
したままとするか、再度、ＲＩＥ加工、プラズマエッチ
ングなどの、化学的なエッチング手段、又はｗｅｔエッ
チング手段を使用して、エッチング加工すると、エッチ
ングの欠点である、極く小さい、数μｍの、凸凹が発生
する、この凸凹を、さらに、再度、機械的な、研磨加工
にて除去することと、凹レンズ形状を形成している、水
晶板１３の裏面を、エッチング加工と、機械的な研磨加
工を併用することで、容易に、極限まで、水晶板１３
を、極く、薄く加工することが出来る状態を示してい
る。尚、図中、斜線の部分は、エッチング加工と、両面
研磨加工機械、又は片面研磨加工機械を併用して、削り
落としている部分を図示している。上記のことを要約す
ると、水晶板１３を、ＲＩＥ加工、又はその他の化学的
なエッチング手段、又は機械的な研削手段を使用して、
凹レンズ形状、又は凸レンズ形状に加工した後、機械的
な、研磨加工を行なうことにより、ＲＩＥ加工、又は化
学的なエッチング手段にて出来た、微小な凸凹を、除去
して、平行精度及び面精度を向上させることが出来る。
その後、再度、ＲＩＥ加工、又は化学的なエッチング加
工と、機械的な、研磨加工と、エッチング加工を併用し
て、繰り返すことで，水晶板１３を、極限まで、薄くし
ても、面精度を低下させることがなく、水晶板１３を、
極限まで薄くしても、水晶板１３が、過度のエッチング
により、不純物が原因となって穴があいたり、破損する
ことがない。さらに、図５１及び図５２に示している、
片面又は両面が凹レンズ形状の、水晶板１３の加工手段
としては、下記のような加工手段としてもよい。尚、水
晶板１３を、片面又は両面から、ウエットエッチングで
ある、化学的なエッチング手段、又は機械的な研削手段
を使用して、水晶板１３を凹レンズ形状に加工した後、
片面又は両面から、図中、斜線にて示している部分を、
ＲｃａｃｔｉｖｃＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）加
工を行って、両側から、相似形状、又は相対的に縮小し
た後、ＲＩＥ加工によって発生した加工変質層を除去す
るために、機械的な研磨加工を使用するか、又は化学的
なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工を行なって、ＲＩＥ加工
によって発生した加工変質層を除去することにより、電
気的な特性が良好で、しかも、水晶板１３の厚さを、１
μｍ以下の薄さに加工することが出来る。

【００６５】さらに、図５２（ａ）に示しているような
形状に、図１に示している、研削加工手段を使用して加
工した後、例えば、、図５２（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及
び（ｅ）に示しているように、両面から、ＲＩＥ加工の
加工手段を使用して、図中、斜線にて示している部分
を、ＲＩＥ加工にて除去することにより、図５２（ａ）
に示している形状と、全く同じ形状の相似形状に、両側
面からだけ、縮小して、極く薄くて、精度の高い、Ｂｉ
−Ｃｏｎｖｅｘ型形状に、図５２（ａ）に示している寸
法の形状である、保持部分５１の厚さが７４，５μｍ
で、溝５２の部分の厚さが２４．５μｍで、振動部分の
一番厚いところの厚さが２６．５μｍの形状を、図５２
（ｆ）に示しているように、保持部分５１の厚さが５
０．５μｍで、溝５２の部分の厚さが０．５μｍで、振
動部分の一番厚いところの厚さが１．５μｍの形状に、
相似形状に縮小することが出来る状態を示している。
尚、その後の加工手段として、ＲＩＥ加工によって発生
した加工変質層を、機械的な研磨加工を使用して除去す
るか、又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを使用して
除去する必要性はある。

【００６６】図５３及び図５４に示しているのは、第１
の加工手段として、図５３（ａ）、又は図５４（ａ）に
示している水晶板１３に、マスキングして金属被膜を形
成して、水晶板１３の中心部分に、直径が０．５ｍｍ
の、凹レンズ形状に、中心部分だけを、ＲＩＥ加工、又
はその他の化学的なエッチング手段を使用して形成した
後、第２の加工手段として、図１（ａ）に示している、
機械研磨加工手段を、仕上げの第２の加工手段とするな
らば、第２の加工手段である、研削手段にて研削を行う
取りしろが少なくてすむので、短い時間で、片面が凸レ
ンズ型形状、又は両面が凸レンズ型形状で、しかも、図
中、示しているように、保持部分５１とスムーズライン
５３を形成している、両面が凸レンズ型形状、又は一面
が凹面で、他の一面が凸面の、凹凸レンズ型形状を製作
することが出来る状態を示している。さらに、図５４
（ｃ）に示している、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状に、研
削加工と、研磨加工を併用して加工した後、図５４
（ｃ）に示しているＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状の両側面
から、各々、９．２５μｍずつＲＩＥ加工にて、両側面
からエッチング加工にて、相似形状に縮小すると、図５
４（ｄ）の形状、又は図５４（ｄ’）の形状の、極く薄
くて、高精度のＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状の水晶共振子
を容易に製作することが出来る。さらに、ＲＩＥ加工に
て、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状を、相似形状に縮小した
後の、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状を両面研磨加工機械な
どの、機械的な研磨加工手段を使用して、Ｂｉ−Ｃｏｎ
ｖｃｘ型形状両側面から、研磨加工を行なうか、又は化
学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇなどの加工手段にて、Ｒ
ＩＥ加工による加工変質層を除去すると、電気特性がよ
い水晶振動子が出来る。尚、図５３及び図５４に示して
いる加工手段の説明は、直径が２．０ｍｍの水晶板１３
に関しての説明を行ったけれども、実際の加工は、直径
が１”ｉｎｃｈ×１”ｉｎｃｈ、又は２”ｉｎｃｈ×
２”ｉｎｃｈの角形状、又は丸形状の水晶板１３を使用
して、一度に多量に、製造することになる。

【００６７】図５５（ａ）及び図５６（ｂ）に示してい
るのは、両面研磨加工機械を使用して、厚さが８０μｍ
で、直径が１ｉｎｃｈの角型形状の、両面が鏡面状態に
研磨加工された水晶板１３を示している。図５５（ｂ）
及び図５６（ｂ）に示しているのは、図５５（ａ）及び
図５６（ａ）に示している、厚さが８０μｍの水晶板１
３の厚さを、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、水晶板
１３の片側面から６８μｍ削り落として、水晶板１３の
残りの厚さが１２μｍ残っている状態を示している。図
５５（ｃ）に示しているのは、ＲＩＥ加工の加工手段を
使用して、当初、厚さが８０μｍあった水晶板１３の厚
さを、厚さが１２μｍの厚さに加工した水晶板１３を、
ＲＩＥ加工を行なった片側面からだけ、フッ化水素酸、
ＮＨ_４ＨＦ_２，又はＨＦなどを使用した、化学的なＷｅ
ｔＥｔｃｈｉｎｇを行なって、ＲＩＥ加工にて発生し
た加工変質層（非晶質の部分）を、１．５μｍ除去し
て、厚さが１０．５μｍで、直径が１ｉｎｃｈの水晶板
１３を加工している状態を示している。図５６（ｃ）に
示しているのは、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、当
初、厚さが８０μｍあった水晶板１３の厚さを、１２μ
ｍの厚さに加工した水晶板１３を、フッ化水素酸、ＮＨ
_４ＨＦ_２、又はＨＦなどの溶液中に入れて、ＲＩＥ加工
を行なった片側面から１．５μｍと、ＲＩＥ加工を行な
わない、片側面から１．５μｍの、両側面からトータル
で３μｍを、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを行なっ
て除去することにより、ＲＩＥ加工にて発生した加工変
質層を、１．５μｍ除去することになり、結果として、
厚さが９μｍで、直径が１ｉｎｃｈの水晶板１３を加工
している状態を示している。

【００６８】図５５及び図５６に示しているように、当
初、厚さが８０μｍあった水晶板１３の厚さを、ＲＩＥ
加工の加工手段を使用して６８μｍ削り落として、水晶
板１３の厚さを１２μｍとすると、ＲＩＥ加工による、
フッ素系、又は塩素系の、イオン粒子が水晶板１３に激
突するときに発生する高熱にて、水晶板１３の表面上よ
り、約１．５μｍ位までの深さの部分までの厚さの、水
晶板１３の表面上の表面層が、キュリー温度以上の、高
熱による影響により、加工変質層（非晶質）となって、
水晶板１３の、電気的な特性が大幅に低下する、この水
晶板１３の、電気的な特性を改善する目的にて、当初、
機械研磨加工にて出来ている、厚さが８０μｍの水晶板
１３を、図５５に示しているように、ＲＩＥ加工を行な
って６８μｍ削り落として、厚さを１２μｍとした水晶
板１３の、ＲＩＥ加工を行なった片側面から、又は図５
６に示しているように、ＲＩＥ加工を行なった片側面、
及び機械研磨加工を行なったままの片側面の両面の全面
を、フッ化水素酸などの溶液中に入れて、化学的なＷｅ
ｔＥｔｃｈｉｎｇを行なうか、又は化学的なＥｔｃｈ
ｉｎｇ溶液を霧の状態にして、噴霧することによる、化
学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを行なって、ＲＩＥ加工
にて発生した、加工変質層を厚さとして１．５μｍ程
を、片側又は両側面から除去することで、水晶板１３が
本来、持っている電気的な特性を取り戻すことが出来る
ことが判明した。尚、ＲＩＥ加工にて発生した加工変質
層を除去する手段としては、図４５及び図４６に示して
いるように、機械的な研磨加工手段を使用して、加工変
質層を除去してもよいし、図５５及び図５６に示したよ
うに、フッ化水素酸、ＮＨ_４ＨＦ_２、又はＨＦなどの溶
液中に、水晶板１３を全面的に入れることによる、化学
的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇの加工手段を使用して、Ｒ
ＩＥ加工にて発生した加工変質層を除去してもよい。

【００６９】図５７、図５８、図５９及び図６０に示し
ているのは、まず、第１に、図５７に示しているのは、
直径が２．８９ｍｍの、円型形状で、厚さが２９．５μ
ｍで、両面ともに、両面研磨加工機械を使用して、鏡面
状態に研磨加工（ポリシング）した、平板形状の水晶板
１３の周波数（５６．５９５ＭＨｚ）の特性を測定した
実測図を示している。第２に、図５８に示しているの
は、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、図５７に示して
いる、水晶板１３の片側面から、１２．１３μｍを除去
して、水晶板１３の厚さが、１７．３６μｍとなった、
水晶板１３の周波数（９６．１５９９ＭＨｚ）の特性を
測定した実測図を示している。第３に、図５９に示して
いるのは、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して加工した、
水晶板１３の表面上に発生した、凹凸及び加工変質層
（非晶質の部分）を除去する目的にて、図５８に示して
いる水晶板１３の、ＲＩＥ加工を行なった片側面からだ
け、研磨剤として、酸化セリウムを使用して、機械的に
研磨加工を行ない、厚さとして、ＲＩＥ加工の加工手段
にて発生した、加工変質層を、除去するために、０．１
２μｍを除去して、水晶板１３の厚さが、１７．２４μ
ｍとなった後の、水晶板１３の周波数（９６．８５４７
ＭＨｚ）の特性を測定した実測図を示している。第４
に、図６０に示しているのは、図５９に示している、水
晶板１３の厚さが、１７．２４μｍの、水晶板１３の、
加工変質層を、より一段と除去する目的にて、再度、図
５９に示している水晶板１３を、研磨剤としては、第３
の場合と同じく、酸化セリウムを使用して、再度、４．
９６μｍの厚さを除去して、水晶板１３の厚さが、１
２．２６μｍとなった後の、水晶板１３の周波数（１３
６．１１４９ＭＨｚ）の特性を測定した実測図である。

【００７０】上記のことを説明すると、まず、第１に、
図５７に示している周波数の実測図は、副振動の発生も
少なく、平板形状の水晶板１３としては、大変にすばら
しい波型の周波数を発振している。第２に、図５８に示
しているのは、、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、図
５７に示している、厚さが２９．５μｍの水晶板１３
を、１２．１３μｍを除去した場合の、水晶板１３の周
波数の波型を見ると、副振動が主振動の、すぐ近くに接
近しているが為に、水晶振動子としては、全く使用する
ことが出来ない、波型の水晶振動子としての発振状態を
示している。第３に、図５９に示しているのは、図５８
に示している、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、１
２．１３μｍを除去したあとの水晶板１３の、ＲＩＥ加
工を行なった表面上から、研磨剤として、酸化セリウム
を使用して、０．１２μｍを機械的な研磨加工手段を使
用して、水晶板１３の研磨加工を行なった後の、周波数
を測定した実測図である、図５６に示している場合の波
型とは異なり、図５９に示している波型は、副振動が主
振動より離れていることが判る。第４に、図６０に示し
ているのは、図５９に示している水晶板１３を、再度、
研磨剤として、酸化セリウムを使用して、ＲＩＥ加工を
行なった表面上から、厚さとして、４．９６μｍを機械
的な研磨加工手段を使用して、ＲＩＥ加工の加工にて発
生した、加工変質層を除去した、水晶板１３の周波数を
測定した実測図であるが、図６０に示している周波数の
測定図と、図５９に示している周波数の測定図を比較す
ると、図５９に示している副振動が、図６０に示してい
る、周波数の測定図から消滅していることが判る。上記
の結果から、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、もとも
と、良い波型形状の周波数を発振していた、水晶板１３
を加工すると、副振動が発生して、水晶振動子としては
使用することが出来ない、周波数の波型を発振すること
が判った、だけども、ＲＩＥ加工を行なった、水晶板１
３の加工面を、再度、機械的な研磨加工を行なうことに
より、水晶板１３の電気的な特性を改善することが出来
ることが判明した。

【００７１】上記のことから判断することが出来るの
は、両面研磨加工機械を使用して研磨加工した、図５５
に示している水晶板１３の波型は、すばらしく、良い波
型の周波数を、発振している、だけども水晶板１３の、
周波数を高めるために、水晶板１３の厚さを薄くする目
的にて、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、水晶板１３
を薄くすると、ＲＩＥ加工による、加工変質層（水晶板
１３の表面上が、極く一部分非晶質の膜となって、石英
となる）が発生して、振動子としては、全く使用するこ
とが出来ない波型の周波数の発振をすることになる。だ
けども、ＲＩＥ加工によって発生した、加工変質層を、
再度、機械的な研磨加工の手段を使用して、除去するこ
とで、再度、すばらしく良い、周波数の波型を発振する
水晶振動子となることが判明した。このことにより、Ｒ
ＩＥ加工の加工手段の欠点を補う、機械的な研磨加工手
段、又、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工手段を使
用しても、ＲＩＥ加工の加工手段の欠点を補うことは出
来る、上記のことから、ＲＩＥ加工を併用する、ポリシ
ング（機械的な研磨加工）→ＲＩＥ加工→ポリシング、
又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＲＩＥ
加工（微調節に使用する）という、加工手段を使用する
ことにより、かぎりなく薄くて、かぎりなく、波型が良
くて、かぎりなく、周波数が高い、水晶振動子が、安い
価格にて製作することが出来ることになった、この加工
技術は簡単な、加工技術であるが故に、地球上におけ
る、最後の、産業革命を起こすことになる技術でもあ
る。

【００７２】

【発明の効果】溝を形成している、第１の加工補助具
と、円筒形状の形状をした、第２の加工補助具の、上記
２つの部品を使用して組み立てた加工補助具であれば、
２つの部品ともに、平板形状なので、両面研磨加工機械
などを使用した、平面研磨加工の研磨加工手段を使用し
ての、研磨加工が容易に出来るので、かぎりなく、平行
精度が良くて、コストが安い、加工補助具を、簡単に製
作することが出来る。尚、加工補助具は消耗品なので、
精度が良くて、コストが安いことは重要なことである。

【００７３】ＲＩＥ加工の加工手段を使用することな
く、水晶板の片側面上に、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工の加工手段を使用して、凹レンズ型形状（逆Ｍ
ＥＳＡ型形状）を形成した後、第１の加工補助具と、第
２の加工補助具を使用して形成した加工補助具を使用す
るか、又はその他の形状の加工補助具を使用して、凹レ
ンズ型形状を形成した裏面と、加工補助具の一面の両面
を、両面研磨加工機械を使用して研磨加工すると、極限
まで薄く、水晶板に形成している振動部分を、研磨加工
をすることが出来ることになり、下記のような利点があ
る。水晶板の振動部分を極限まで薄く研磨加工しても、
最初に化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工手段にて、凹
レンズ型形状を形成しているので、外周部分が振動部分
より厚いので、ハンドリングに困難を伴うことがない、
これにより極く薄い振動部分の研磨加工が出来る。ＲＩＥ加工の加工手段を使用しなくても、水晶板に
歪を発生させることなく、１ｉｎｃｈから２ｉｎｃｈ以
上の大口径の水晶板の研磨加工が出来る、歪が発生しに
くいのは、加工補助具に載置（ただ置くだけ）して研磨
加工が出来るからである。ＲＩＥ加工の加工手段では、イオン粒子が水晶板上
に、激突するときに発生する高熱による影響、及びイオ
ン粒子が、水晶板上に激突するときの衝撃による振動
で、水晶板上に、極く小さい罅（ヒビ）が発生すること
により、水晶板の結晶構造にダメージを与えるが、機械
的な研磨加工の加工手段は、水晶板の結晶構造に与える
ダメージは、ほとんど発生しない利点がある、又化学的
なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工の加工手段は、ＲＩＥ加
工の加工手段ほど、水晶板の結晶構造に、悪い影響は与
えない、けれども、機械的な研磨加工ほど電気的な特性
は良くない加工方法である。上記の加工手段は、水晶板を極く薄く、研磨加工す
ることが出来る加工手段なので、加工補助具に載置する
だけでなく、加工補助具の表面上に、松脂、又はパラフ
ィンなどの接着剤を使用して貼り付けて研磨加工して
も、極く薄く（例えば、１μｍ内外の厚さ）研磨加工す
ることが出来るので、振動部分の直径は１μｍの１００
倍あれば振動するので、長さ方向の歪が、少々発生して
も、問題とはならない。当然、振動部分が厚いと、長さ
方向の直径が大きくなるので、歪の影響も大きくなるの
で、歪は問題となる。これも振動部分を、極限まで薄く
することが出来る利点でもある。松脂、又はパラフィンなどを使用して、凹レンズ型
形状を形成した面を、加工補助具の表面上に貼り付ける
場合、１枚の水晶板の表面上に、複数個以上（例えば、
数１０個から数１００個）の、凹レンズ型形状を形成し
ている水晶板を、加工補助具の表面上に貼り付けるので
なければ、凹レンズ型形状の内部の空気が、熱（７０℃
位）の影響により膨張するので、１個ずつ加工補助具に
貼り付けるのは、大変に困難である。化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工の加工手段
と、機械的な研磨加工の加工手段の２つの加工手段だけ
を使用して、水晶板を研磨加工するのであれば、水晶振
動子、又は水晶共振子としての、電気的な特性が良い、
周波数の波型を発振する。なるべくＲＩＥ加工の加工手
段は出来るだけ、使用しないほうがよいけれども、短い
時間使用するのであれば、別に問題はないし、又ＲＩＥ
加工の加工手段を荒加工の加工手段と、微調節用の加工
手段として使用するのであれば、ＲＩＥ加工の加工手段
は、すばらしい加工手段である。上記の加工手段は、１ｉｎｃｈから２ｉｎｃｈ以上
の水晶板（基盤）に対応することが出来るので、１枚の
水晶板から、数１００個から数１、０００個を、１枚の
水晶板より製作することが出来る加工技術でもある。

【００７４】圧電素子被研磨物を、エッチング加工し
て、凹レンズ形状の形状に加工し、その後、両面研磨加
工機械、又は片面研磨加工機械又はその他の研磨加工手
段を使用して、仕上げの研磨加工することで、エッチン
グ加工で作ることが出来ない、スムーズラインを形成す
ることが出来るので、蒸着による電極の形成が容易とな
る。さらに、これにより、凹レンズ形状に加工した、裏
面から、エッチングと、研磨加工を併用することで、極
く、薄い、水晶板の、加工、及び研磨加工が出来ること
と、副振動が減少する利点がある。

【００７５】圧電材料、特に水晶は硬脆材料であるため
に、加工方法は、ラッピング加工方法と、ＲＩＥ加工に
よるエッチング、又は化学的なＷｅｔエッチング加工
方法、特に、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇに、限定
され、薄片化に限度があった、そこで、両者の長所を活
用して、新しいＲＩＥ加工による、エッチング・ポリッ
シング、又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを併用し
た加工方法、又はＲＩＥ加工を使用した、エッチング・
ポリッシング・化学的なｗｃｔエッチング併用の加工
方法の、水晶などの圧電素子加工技術を開発すること
で、厚さが０．１２５μｍ（固有振動周波数約１２．０
ＧＨｚ）の超高性能、高周波用振動子の開発を行なうこ
とが出来た。さらに、ＲＩＥ加工による、エッチング・
ポリッシング、又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加
工の併用、又はＲＩＥ加工による、エッチング・ポリッ
シング・化学的なｗｅｔエッチング加工、又はＲＩＥ
加工の併用を繰り返す、加工技術を使用することで、将
来，０．０６μｍ台（固有振動周波数約２４，０ＧＨ
ｚ）の発振素子の開発も可能である。尚、水晶板を、極
限まで、薄くして、固有振動周波数を高めると、水晶板
の、振動部分の、直径は、振動部分の厚さの、１００倍
以上あれば振動するので、固有振動周波数を高めれば、
高めるほど、振動部分の直径は小さくなるので、水晶板
の面積は、固有振動周波数に、比例して小さくなる。と
いうことは、振動数を高めれば、高めるほど、水晶板の
面積当りのコストは、安いコストにて、製作することが
出来ることになる。さらに、振動数を、高めれば高める
ほど、高い付加価値の商品となる利点がある。

【００７６】凹レンズ形状、又は凸レンズ形状、又は平
板形状に、ＲＩＥ加工、又は化学的なＷｅｔエッチング
加工を行い、凹レンズ型形状、又は平板形状、又はその
他の形状を形成した面の裏面の加工を、ＲＩＥ加工によ
るエッチング加工、又はその他のエッチング手段にて、
凹レンズ型形状、又は平板形状を形成した裏面から、裏
面の全面をある一定の厚さに、薄くした後、その後の加
工手段として、機械研磨加工を行い、その後、再度、化
学的なＷｅｔエッチング加工などの加工を行う工程に
て、水晶板を加工するのであれば、例えば、水晶板の厚
さが、７５μｍの水晶板に、深さが２５μｍの凹レンズ
型形状を形成し、振動部分の厚さを１０μｍ残すと、残
りが４０μｍ残る、この残りの４０μｍの内、３５μｍ
を、凹レンズ型形状の裏面から、裏面からだけ、ＲＩＥ
加工、又はプラズマエッチング、又は化学的なＷｅｔエ
ッチングなどの手段にて、残っている４０μｍの内の、
３５μｍを削り取った後、残りの５μｍを、機械加工で
研磨加工することで、ＲＩＥ加工、化学的なＷｅｔＥ
ｔｃｈｉｎｇ、又はプラズマエッチングなどで加工した
後に出来る、数μｍの凸凹（加工変質層）を、機械加工
にて、削り落として、加工面を、鏡面に研磨加工するこ
とが出来る、この鏡面の状態に研磨加工した後、再度、
化学的なＷｅｔエッチング加工などの、エッチング加工
を行って、残っている１０μｍの厚さを、化学的なＷｅ
ｔエッチング加工にて、１μｍ前後の厚さにするなら
ば、化学的なＷｅｔエッチング加工による取りしろが少
ないので、加工面の精度を、ほとんど落とすことはな
い。上記の加工方法であれば、機械加工を行う部分は、
５μｍ前後だけ、研磨加工を行うことになるので、歪
が、全く、又はほとんど、発生しない利点がある。さら
に、厚さが７５μｍ以上の場合、例えば、厚さが１００
μｍの場合でも、ＲＩＥ加工による、エッチングにて削
り落とす、取りしろの部分が、厚さが７５μｍの場合に
は、３５μｍであったのが、厚さが１００μｍの場合で
は、６０μｍの厚さになるだけなので、ＲＩＥ加工によ
る、エッチングにて削り落とす、厚さが３５μｍから６
０μｍになっても、さほどの影響はない。何故ならば、
ＲＩＥ加工による、エッチング加工で出来た数μｍの凸
凹を、その後の機械研磨加工にて、鏡面加工を使用し
て、削り落とすことが、出来るからである。この水晶板
の厚さが、７５μｍの場合よりも、厚さが厚い、１００
μｍ以上の厚さの水晶板のほうが（例えば、直径が２．
０ｉｎｃｈ以上の直径が大きい基盤）加工が、容易に出
来る。水晶板の、直径が大きくなれば、なるほど、水晶
板の、厚さが、厚くなる。ということは、本考案の利点
は、下記の４点に要約することが出来る。大口径２．０インチから３インチ以上の、水晶板の
基盤を使用することが出来るので、コストが安くて、し
かも付加価値の高い、高い周波数を発振する、発振子が
出来る。水晶板の厚さが厚くなっても、全くか、ほとんど、
歪を発生させることなく、極く薄く加工する方法である
ので、大口径２．０インチから３インチ以上薄い水晶板
（基盤）を製造することが出来る。ＲＩＥ加工による、エッチング・ポリシング併用、
又はＲＩＥ加工を使用した、エッチング・ポリシング・
化学的なｗｃｔエッチング、又はＲＩＥ加工を併用した
加工方法なので、極限まで、薄く、加工が出来る。片面、又は両面に、精度の高い、凹レンズ形状、又
は凸レンズ形状を形成した加工を行うことが出来る、又
平板形状の加工も出来る。上記の技術を達成可能とするには、出来上がりの、
水晶板の厚さが３５μｍから１０μｍ前後の厚さなの
で、本考案の加工補助具を使用しなくてもよいが、精度
が高くて、コストが安い、水晶板を製作しようとすれ
ば、本考案の加工補助具を使用するほうが、容易に、極
く薄い、大口径の基盤である、２．０インチから３イン
チ以上の加工を行なうことが出来る。

【００７７】Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状の場合
も、ある一定の形状の、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｃｘ型形
状を形成しておけば、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状
を形成している面の、裏面から、ＲＩＥ加工などのエッ
チング加工を行ない、エッチング加工と、片面研磨加工
機械、又はその他の研磨加工手段を併用して、Ｐｌａｎ
ｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状の裏面を、加工、及び研磨加工
することで、容易に、極く薄い、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖ
ｅｘ型形状を形成することが出来る。さらに、Ｂｉ−Ｃ
ｏｎｖｃｘ型形状の場合も、ある一定形状の、Ｂｉ−Ｃ
ｏｎｖｃｘ型形状を形成しておけば、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅ
ｘ型形状を形成している面の、両面から、ＲＩＥ加工な
どのエッチング加工を行うことで、相似形状に、両面か
ら、縮小して、極く薄い、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状を
形成した後、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｃｘ型形状の、両側面か
ら、両面研磨加工機械を使用して、機械的に研磨加工を
行なうか、又は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇの加工
手段を使用して、ＲＩＥ加工にて発生した、加工変質層
を削り取ることで、電気的な特性の良い、振動子を作る
ことが出来る。

【００７８】Ｃ_２Ｆ_６などのフッ素系ガス、又は塩素系
のガスを使用して、ＲＩＥ加工技術にて、水晶板を、凹
レンズ形状に加工する場合、レジストを塗布してマスキ
ングして、厚さが厚い、金属被膜を形成するか、又その
他の材質で出来ている、被膜を形成するか、又は水晶
板、又は石英板、又はタングステンシーサイド、又は
鉄、又はその他の素材に超音波加工などを使用して、例
えば、０．５ｍｍ前後の穴を形成した、水晶板、又は石
英をマスク板として使用して、水晶に１５μｍ以上の凹
レンズ形状を形成した後、ＲＩＥ加工にて発生した加工
変質層（非晶質であるアモルファス部分）を除去する為
の、機械的な研磨加工を行なうことで、ＲＩＥ加工技術
の欠点を補うことが出来ることにより、ＲＩＥ加工技術
を使用しても、水晶の電気的な特性が、すばらしく良好
で、周波数の高い水晶振動子及び水晶共振子の製作が出
来ることになった。尚、現在の技術では、金属被膜のマ
スキングを使用して、ＲＩＥ加工を行うと、金属被膜の
限界から、深さが、１５μｍの凹レンズ形状を形成する
ことが限界であるけれども、本考案の、水晶板又は石英
板又はその他の素材に、例えば、０．５ｍｍ前後の、穴
を形成した水晶板などをマスク板として使用するなら
ば、深さに限界がなくなり、如何なる深さの凹レンズ形
状でも形成することが出来る利点がある。

【００７９】水晶板の表面上にレジストを塗布して被膜
を形成する場合、デュポンＭＲＣドライフィルム（株）
が発売している、商品名がリストンＦＲＡ０６３−５０
（レジストの厚さ５０μｍ）、リストンＦＲＡ０６３−
５０×２（レジストの厚さ１００μｍ）、又はリストン
ＦＸ−１５０（レジストの厚さ５０μｍ）のドライフィ
ルムを、水晶板に貼り付けて、水晶板の表面上にレジス
トすると、簡単に水晶板の表面上にレジストを形成する
ことが出来る、その後、必要である部分、又は不必要な
部分を残すために、マスクをかけて、露光装置を使用し
て露光し、露光したあと必要な部分、又は不必要な部分
を炭酸ナトリウム及び水酸化ナトリウムなどの溶液を使
用して現像して除去した後、ＲＩＥ加工の加工手段を使
用してエッチングした後、再度、仕上げの研磨加工、又
は化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇの加工を行う加工方
法ならば、設備投資の資金が、極く、少ない資金にて、
多量に、極く薄くて、精度が高い、水晶振動子、及び水
晶共振子を製造することが出来る、ことになる利点もあ
る。

【００８０】現在、ＡＴカットの水晶で、直径が１ｉｎ
ｃｈ、又は２ｉｎｃｈの場合、水晶板の厚さは、最も薄
いもので、７５μｍ位が、製造の限界で、この７５μｍ
が、最も薄い、厚さのものである、多量生産にて、極く
薄い水晶振動子を製作しようとすれば、ＡＴカットの場
合、直径が２インチの基盤を使用することになる。ここ
で問題が起こる、極く薄くて、精度が高くて、周波数が
高い、水晶振動子を製作することと、多量生産にて、水
晶振動子を安く製作することとは、相反する関係にあ
る。上記の問題を、解決する手段として、水晶板を、極
く薄く加工するのに、本考案の加工補助具を単独にて使
用するか、又は水晶板を、極く薄く加工する目的のため
に、加工補助具とＲＩＥ加工を併用して、ＲＩＥ加工
と、機械的な研磨加工を、併用して、何回となく、繰り
返して、ＲＩＥ加工と、機械的な研磨加工を行うこと
で、直径が２インチの場合で、厚さが７５μｍに、製造
の限界がある、基盤の厚さを、１０μｍから２０μｍ以
下の厚さで、直径が、２インチの基盤を作ることが出来
ると、その後の加工で、凹レンズ形状を形成する場合
に、化学的なエッチング、又はＲＩＥ加工により、除去
する凹レンズ形状を形成するときの深さを、浅くするこ
とが出来ることで、凹レンズ形状に形成する、水晶振動
子を形成する振動部分の面精度が一段と向上する。又、
本考案の加工補助具を使用することで、基盤の厚さが、
１０μｍ程度の、直径が２インチの基盤を作ることが、
容易に出来るので、片面又は両面が凹レンズ形状の形状
に加工することなく、平板形状のままの形状にて、高い
周波数（例えば、ＡＴカットで、水晶板の厚さが１０μ
ｍの場合、１６７ＭＨＺ）の水晶振動子が、安価に、多
量に、ＲＩＥ加工、又は化学的なウェットエッチング加
工と、ポリシング加工を併用した加工方法にて製造する
ことが出来る利点もある。

【００８１】現在の時点では、水晶板の直径が、１イン
チから２インチの場合、水晶の厚さは約７５μｍに、製
造の限界がある、又、水晶の直径が３ｍｍ前後の場合
の、水晶の厚さは、約２４μｍに製造の限界があるが、
本考案の加工補助具を使用しての、両面研磨加工機械、
又は片面研磨加工機械などの、機械的な研磨加工と、Ｒ
ＩＥ加工、又は化学的なＷｅｔエッチングである、化学
的なエッチング手段を繰り返し併用することで上記の限
界を解決することが出来る。上記のような製造の限界
を、本考案の加工補助具を使用した、機械研磨加工の手
段を使用するか、又は加工補助具を使用しないでもよ
い、機械研磨加工手段である、例えば、フロートポリシ
ング研磨加工方法、又はその他の研磨加工方法と、ＲＩ
Ｅ加工、又は化学的なＷｅｔエッチングを併用して、繰
り返して（機械研磨加工→ＲＩＥ加工→機械研磨加
工）、（又は機械研磨加工→ＲＩＥ加工→機械研磨加工
→化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＲＩＥ加
工）行うことで、直径が１インチから２インチの場合の
基盤でも、容易に、厚さが１０μｍ前後の、厚さの水晶
板を製作することが出来るので、下記のような利点があ
る。１インチから２インチ以上の基盤でも、厚さが１０
μｍ内外の、平板の水晶板が加工出来るので、１６７Ｍ
Ｈｚ以上の水晶振動子を多量に安く製造することが出来
る。現在は、直径が３ｍｍの場合でも、２４μｍに製
造の限界があるので、せいぜい、約７０ＭＨｚ前後
に、製造の限界がある。機械的な研磨加工と、ＲＩＥ加工と、化学的なＷｅ
ｔＥｔｃｈｉｎｇを交互に併用して、繰り返す加工
方法なので、研磨加工による歪が発生しない利点もあ
る。水晶板の出来上がりの、平行度、及び面精度がよ
い。この加工手段は、水晶以外の圧電素材にも利用する
ことが出来る。

【００８２】現在、直径が１インチから２インチの場合
の水晶板の場合、水晶の厚さは、７５μｍ以下の、水晶
板を製作することは出来ない。水晶板の厚さが、７５μ
ｍに製造の限界があるが為に、その後の、加工手段であ
る、化学的なｗｅｔエッチングにて、無理な、過度のエ
ッチングを行うので、穴（ピンホール）が発生したりす
るけれども、直径が２インチの場合で、水晶板の厚さが
１０μｍから２０μｍ内外の厚さの、水晶板を製造する
ことが出来ると、その後の、エッチング加工による取り
しろが少ないので、水晶板に与える影響が小さくなるこ
とにより、極く薄くて、精度が高い加工が出来る。さら
に、直径が、１インチから２インチの場合で、水晶板の
厚さが、１０μｍから２０μｍ内外の、極く薄い水晶板
を製造するには、加工補助具を使用しての、両面研磨加
工機械、又は片面研磨加工機械、又はその他の研磨加工
手段と、Ｃ_２Ｆ_６などのフッ素ガスを使用した、ＲＩＥ
加工、又は化学的なｗｃｔエッチング加工を併用して、
交互に繰り返すことで、機械研磨加工による、取りしろ
（研磨加工を行う厚さ）を、出来るだけ、小さくして、
ＲＩＥ加工などのエッチング加工にて、出来るだけ、取
りしろを、大きくすることで、革命的に、極く薄くて、
直径が大きくて、精度の高い、水晶板である、水晶振動
子を、容易に、多量に製作することが出来る。さらに、
水晶板の直径が、例えば、１インチで、厚さが１０μｍ
の水晶板（基盤）が出来ると、厚さが１０μｍの場合だ
と、水晶板の直径は、１００倍の直径があれば、振動子
として振動するので、１ｍｍ×１ｍｍの面積があればよ
いことになり、厚さが、１０μｍで、直径が１インチの
水晶板（基盤）が出来ると、１６７ＭＨｚの水晶振動子
が、１インチの水晶板、１枚の水晶板から、４００個以
上の水晶振動子が出来ることになるので、極端に、安く
て、精度が高い、水晶振動子の製造が出来ることにな
る。尚、水晶板の厚さが、１０μｍで、直径が１インチ
から２インチの基盤が出来ると、ダイシングソーなどの
機械を使用して、切断することなく、半導体を製造する
手段と同じく、レジストを塗布するか、又はドライフィ
ルム（デュポンＭＲＣドライフィルム社製）を使用して
レジストし、直径が１ｍｍの、丸型形状にレジストし
て、露光したあと、必要な部分のレジストを残して、そ
の後、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、直径が１ｍｍ
の丸型形状に刳り貫く加工手段を使用するならば、直径
が如何に小さくても、如何に、出来上がりの個数が多く
ても、簡単に丸型形状、又は４角型形状、又はその他の
形状に刳り貫くことが出来る、これも、水晶板が、極く
薄い（厚さが１０μｍ前後）が為に、ＲＩＥ加工を使用
して、短い時間にて、刳り貫くことが可能となる加工方
法である、又水晶振動子及び水晶共振子としての形状と
しては、丸型形状の形状が、最も良い波型の周波数を発
振する形状である。

【００８３】水晶板、又はシリコン、又はガリウムヒ
素、又はその他の電子材料を、機械的な研磨加工を行な
う場合、本考案の加工補助具を使用して、横方向の保
持、及び動きは、加工補助具を形成している、第２の加
工補助具の側壁部分を、ストッパーとして、使用して保
持し、縦方向の保持、及び動きを、真空の吸着力を使用
して、水晶板などを加工補助具に固定するのであれば、
極く弱い、真空の吸着力を使用しても、水晶板などを、
加工補助具に、加工補助具の保持力と真空吸着の吸着力
を併用して保持することが出来るので、極く弱い、真空
の吸着力にて、水晶板などを、加工補助具に吸着するこ
とが出来ることで、真空の吸着力による、応力の発生
が、極く小さいので、水晶板に与える歪が、極く小さく
なることにより、真空の吸着力を使用することが出来
る。これも、加工補助具と、真空の吸着力の、２つの効
果を併用することで、水晶板を加工補助具に固定して、
水晶板を片面研磨加工機械を使用して、機械的に、研磨
加工することが出来る利点となる。

【００８４】極く薄い、水晶板を研磨加工するのに、溝
を形成した、加工補助具を使用して、水晶板を固定する
場合、水晶板の側壁に接着剤層を形成して、水晶板を加
工補助具に固定するならば、水晶板の厚さに関係なく、
接着剤層の厚さを、厚くすることが出来るので、接着剤
層が薄くなっても剥離することがない。

【００８５】第１の加工補助具と、第２の加工補助具を
使用して形成した、加工補助具を使用して、水晶板を研
磨加工すると、水晶板を加工補助具に、全く接着剤を使
用することなく、加工補助具に水晶板を固定して、両面
研磨加工機械を使用して研磨加工することが出来るの
で、接着剤を使用することにより起こる、歪の発生が起
こらないので、精度の高い加工を行うことが出来る。

【００８６】水晶などの圧電素材を、ＲＩＥ加工にて加
工を行う場合には、フッ素系ガスとしては、Ｃ_２Ｆ_６の
フッ素系ガスを使用すると、加工表面の出来上がりの精
度は、ＣＦ_４などよりも、Ｃ_２Ｆ_６を使用したほうが、
一段と表面精度の出来上がり精度がよい。

【００８７】ＲＩＥ加工を使用して水晶板などの圧電素
材、又はその他の電子材料を加工すると、イオン粒子が
激突する、水晶板などの表面上においては、イオン粒子
が激突した瞬間には、イオン粒子の運動エネルギーの作
用により、水晶板の表面上においては、極く少量ずつ、
水晶板が溶解して、水晶板の表面上では、キュリー温度
（４９５℃位）以上の温度上昇が起こり、水晶板の表面
上では、水晶板が、ガス化して気化し、水晶板の粒子
が、フッ素系のイオン粒子、又は塩素系のイオン粒子な
どと、化学的に反応して、吹き飛んでいる現象が起こっ
ているが為に、水晶板などの結晶軸、及び結晶方向のあ
るものが、イオン粒子が加速されて激突した、水晶板の
表面上では、極く薄い非晶質（結晶ではなくなること）
の膜が、水晶板の表面上に形成されるので、圧電素材で
ある、水晶板などの電気的な特性が、極端に低下する現
象が起こる、この現象を解決する手段としては、イオン
粒子が激突して水晶板上に発生した、極く薄い非晶質の
膜、又は酸化膜（部分）を、機械的な研磨加工手段を使
用して除去するか、又は化学的なＷｃｔＥｔｃｈｉｎ
ｇなどの化学的なエッチング手段を使用して、水晶板の
表面上に形成されている、非晶質の部分を除去すること
により、水晶板の電気的な特性を改善して、水晶板、本
来の電気的な特性を発揮することが出来る。尚、水晶板
の表面上に発生した、非晶質の部分を除去する手段とし
ては、化学的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇよりも、機械的
な研磨加工手段を使用して、非晶質の部分を除去するほ
うが、製造工程上から考えると、歩留まりはよいけれど
も、歩留まりを考えなければ、化学的なＷｅｔＥｔｃ
ｈｉｎｇを使用して、非晶質の部分を除去するほうが容
易である。だけども、周波数を、微調節する、微調節の
手段としては、ＲＩＥの加工手段、又は化学的なＷｅｔ
Ｅｔｃｈｉｎｇの手段も利用して、微調節をする必要
性はある、けれども、水晶板の電気的な特性が最もよい
加工手段としては、機械的な研磨加工手段が、水晶板の
電気的な特性を発揮することが出来るので、出来るだ
け、最終仕上げ工程にては、機械的な研磨加工手段を使
用するほうがよいが、極く少量の取りしろならば、化学
的なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇを使用しても、又ＲＩＥ加工
を使用して微調節しても、水晶板の電気的な特性は、ほ
とんど低下しないので、最終仕上げ工程にては、化学的
なＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ、又はＲＩＥ加工を使用して
もよい。

【００８８】現在の時点まで、ＲＩＥ加工の加工手段
は、すばらしい、加工技術であるけれども、ＲＩＥ加工
の加工手段が、電子材料、及び圧電材料業界、特に圧電
業界である、水晶業界において使用されていなかった原
因は、例えば、水晶板に、ＲＩＥ加工を行なうと、イオ
ン粒子を光の速さに近い速さまでに、速くは加速出来な
いが、通常、ＲＩＥ加工にて使用するイオン粒子は、電
極間に６００Ｖ位の電圧で、電流としては２４０Ｗから
３００Ｗ位の電流をかけて、イオン粒子を秒速数１０ｋ
ｍ〜数１００ｋｍの速さに、フッ素系、又は塩素系のイ
オン粒子を加速して、水晶板の表面上に激突させる加工
手段であるが為に、イオン粒子が激突する、水晶板の、
極く薄い、表面上においては、イオン粒子が激突した瞬
間においては、イオン粒子の運動エネルギーにより発生
する、数１、０００℃（例えば、１、５００℃から３、
０００℃位の高温になる、ちなみに、水晶及び石英が溶
解する、溶解温度は１、１４０℃である）に達する、熱
の影響で水晶板の表面上においては、水晶板の表面上は
溶解して、極く一部分ではあるが、水晶板の表面上で
は、極く薄い、数μｍ（例えば、１．０μｍ程度）の非
晶質（結晶ではなくなり、非晶質の石英、又はその他の
酸化膜となる）の部分の層が出来ることで、水晶として
の特徴が、極端に、低下して、周波数の発振の波型の形
状が悪くなる現象がおこる。尚、ＲＩＥ加工を使用し
て、水晶板を加工したときに発生する、加工変質層（非
晶質の部分）は、水晶板を加工した厚さには、ほとんど
比例しなで、例えば、水晶板を６０μｍ削り取ったとき
も、１０μｍのときも、数μｍのときも、加工変質層の
厚さは１．０μｍから数μｍ前後で、全くといってもよ
いくらい、同じ厚さの加工変質層が発生する。ただし、
当初、機械研磨加工を行なったときに出来た、微小なキ
ズ、及び不純物が拡大して出来た凸凹は、削り取る厚さ
に比例して大きくなる、その割合は、ＲＩＥ加工を使用
して、１０μｍ削り取ったときに、約０．１μｍから
１．０μｍ位の凸凹が出来るけれども、面積に対して５
％位の面積の割合なので、無視することが出来る面積で
もある、又、ＲＩＥ加工の加工手段を使用して、水晶板
を加工したときに発生する凸凹（加工変質層）の太さ
は、イオン粒子を加速して、水晶板に激突させる速さ
が、秒速数ｋｍの場合と、秒速数１０ｋｍの場合と、秒
速１００ｋｍの場合では、それぞれに凸凹の発生する太
さは異なるので、面精度を高めたい場合（加工変質層を
小さくしたい場合）には、イオン粒子の加速を、低速に
したイオン粒子を、水晶板に激突させると良い。だけど
も、イオン粒子を激突させることには変わりはないの
で、大なり小なり凸凹（加工変質層）は発生する。上記
のことを解決する手段として、ＲＩＥ加工により発生し
た、水晶板の表面上に出来た、非晶質（加工変質層）の
部分を、機械的な研磨加工手段、又は化学的なＷｅｔ
Ｅｔｃｈｉｎｇ手段を使用して除去することにより、本
来、水晶が持っている電気的な特性を発揮することが出
来る、ということが判明したことは、今後の水晶振動
子、及び水晶共振子などの、薄片化などの高精度の加工
を行なう加工技術の進展となるばかりでなく、電子材
料、及び圧電素材を加工する業界に与える影響は、はか
りしれない、加工技術の発展となり、ひいては、今後の
通信、電子業界に対して、基本波で、数１０ＧＨＺ以上
の発振をすることが出来る、水晶振動子及び水晶共振子
を、容易に製作することが出来ることは、今後、起こる
革命的な、産業革命の、もととなる影響を与えることに
なる加工技術である。尚、上記にて使用する、水晶板の
表面上に発生した、加工変質層を除去する手段として
は、機械的な研磨加工手段として使用する機械は、如何
なる機械を使用してもよいし、又、水晶板の厚さとし
て、１μｍから数μｍ程度を除去すれば良いので、人間
の手作業でも、十分に、加工変質層を除去することは出
来る作業でもある。

【００８９】上述したように、本発明によれば、従来困
難とされた厚みよりも、薄い、圧電素子及び、その加工
方法を提供することができ、これにより副振動の少な
い、振動子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加工方法の概略を示す説明図であ
る。

【図２】水晶振動子の製作例１を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）は振動子のノマルスキマイ
クログラフ、（ｃ）はリアクタンス周波数特性を示すも
のである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは１０３μ
ｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ２５μｍ、曲率半径は
３０ｍｍである。

【図３】水晶振動子の製作例２を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは
１０３μｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ９μｍ、曲率
半径は２００ｍｍである。

【図４】水晶振動子の製作例３を示すもので、（ａ）
は振動子の断面形状、（ｂ）はリアクタンス周波数特性
を示すものである。表材はＡＴカットで、素材の厚みは
７７μｍ、径は５ｍｍ、加工寸法は厚さ２７μｍであ
る。

【図５】表材はＡＴカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図６】表材はＡＴカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図７】表材はＡＴカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図８】表材はＡＴカットで、厚みが薄い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図９】表材はＡＴカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図１０】表材はＡＴカットで、厚みがさらに薄い水晶
振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図１１】本発明の加工方法における第１の加工補助具
の断面図である。

【図１２】本発明の加工方法における第２の加工補助具
の断面図である。

【図１３】第１の加工補助具に第２の加工補助具と水晶
板をセットした状態の断面図である。

【図１４】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１５】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。

【図１６】本発明の加工装置をラッピングプレートに挟
んだ状態を示す断面図である。

【図１７】本発明の加工装置における、他の加工補助具
の平面図である。

【図１８】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図１９】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図２０】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。

【図２１】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。

【図２２】本発明の実施例を示す上面図である。

【図２３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２４】本発明の実施例を示す断面図である。

【図２５】本発明の加工装置の例を示す断面図である。

【図２６】図２５、又はその他の装置で製作された水晶
板の断面図である。

【図２７】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図２８】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図２９】加工補助具の他の例を示す断面図である。

【図３０】本発明の実施例を示す断面図である。

【図３１】本発明の実施例を示す上面図である。

【図３２】本実施例による加工方法を示す断面図であ
る。

【図３３】本実施例における加工工具を示す側面図であ
る。

【図３４】本実施例における砥石の実施例を示す側面図
及びそのＡ−Ａ断面図である。

【図３５】本実施例における加工された実施例を示す断
面図である。

【図３６】本実施例における砥石の他の例を示す側面図
及び平面図である。

【図３７】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図３８】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図３９】本実施例における加工工具の他の例を示す断
面図である。

【図４０】本実施例における加工工具の、実際の製作図
を示す側面図及び上面図である。

【図４１】本実施例における加工工具の、実際の製作図
を示す拡大図の縦断面図及び側面図である。

【図４２】本実施例における加工された実施例を示す断
面図である。

【図４３】本実施例における加工された実施例を示す断
面図である。

【図４４】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図４５】図１３の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図４６】図１４の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。

【図４７】本発明の実施例を示す断面図である。

【図４８】本発明の実施例を示す上面図である。

【図４９】本発明の実施例を示す上面図である。

【図５０】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５１】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５２】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５３】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５４】本発明の実施例を示す断面図である

【図５５】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５６】本発明の実施例を示す断面図である。

【図５７】素材はＡＴカットで、厚みが、薄い、水晶振
動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図５８】素材はＡＴカットで、厚みが、一段と薄い、
水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図５９】素材はＡＴカットで、厚みが、一段と薄い、
水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【図６０】素材はＡＴカットで、厚みがさらに、一段と
薄い、水晶振動子のリアクタンス周波数特性図である。

【符号の説明】

１ボール砥石、２主軸、３円筒形状磁石、４水
晶板、５研削スピンドル、６工具保持具、１１第
１の加工補助具、１２リング形状又は４角形状又はそ
の他の形状の溝又は段差、１３水晶板、１４円形状
又はその他の形状をした溝、１５スウェード、１６
孔、１７下部ラッピングプレート、１８上部ラッピン
グプレート、１９第２の加工補助具、２１及び５４
円筒、２２受圧面、２３，２４電極、２５増幅器、
３０丸棒、３１チャック、３２、３２’、３２”、
３２”’、３２”” 研削又は研磨用砥石、３２（ａ）
溝、３３、３３’、３３” 加工工具、３４ツール保
持具、３５支持アーム、３６軸受、３７キャリ
ア、３８インターナルギア、３９太陽ギア、４０エ
アノズル、４１噴水ノズル、４２、４３モータ、４４
研磨具、４５接着テープ、４６穴又は空間部分、４
７保持部分、４８固定用枠、４９金線、５０電極、
５１保持部分、５２溝、５３スムーズライン、５５栓、
５６保持部分、５７ダイヤモンド砥粒、５８圧電板、５
９接着剤層、６０松脂、６１は第３の加工補助具、６２
は空間部分、６３穴を形成したマスク板、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水晶板を、両面研磨加工機械、又は片面
研磨加工機械、又はその他の研磨加工機械を使用して、
研磨加工した水晶板（例えば、水晶板の厚さを８０μｍ
として、水晶板の直径を２インチとする）を、片面、又
は両面から、ＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔ
ｃｈｉｎｇ）加工などの、化学的なエッチング加工を行
って、数１０μｍ前後（例えば、６０μｍとする）を、
除去した後、ＲＩＥ加工などの、化学的なエッチング加
工によって発生する数μｍの凸凹（例えば、ＲＩＥ加工
にて、６０μｍ除去すると、約１μｍから６μｍの凸凹
が発生する）を、再度、両面研磨加工機械、又は片面研
磨加工機械、又はフロートポリシング機械、又はその他
の研磨加工手段によって研磨加工を行って研磨加工をす
るか、又はｗｅｔｅｔｃｈｉｎｇをした後、周波数の
微調節を行なう為に、再度、仕上げのＲＩＥ加工、又は
化学的なｗｅｔＥｔｃｈｉｎｇ加工（例えば、１．０
μｍ前後）を、両面、又は片面から行うことで、例え
ば、直径が２インチで、厚さが５μｍから３０μｍ前後
の、極く薄くて、精度の高い水晶板などの圧電素材、又
はシリコン、ガリウムヒ素などの電子材料を製作するこ
とを特徴とする、圧電素子の加工方法。
【請求項２】第１の加工補助具の上面に、リング形状
又は４角形状又はその他の形状の溝又は段差を形成し、
その溝又は段差の、深さよりも、やや高い、円筒形状又
はその他の形状の、硬質ガラス、又は鉄、又はその他の
素材などで出来ている、第２の加工補助具を、前記溝又
は段差に、はめ込み、前記第２の、加工補助具の、第１
の加工補助具、上面からの、突出高さと、同じか、又は
突出高さよりも、少し低いか、又は高い、円板状又はそ
の他の形状の、圧電素子被研磨物を設置し、前記圧電素
子被研磨物の、上面にある上部ラッピングプレートと、
前記第１の加工補助具の下にある下部ラッピングプレー
トの、上下２枚のラッピングプレートを使用し、極く、
薄い加工物を、研磨加工することを特徴とする、圧電素
子の加工方法。
【請求項３】前記第１の加工補助具の、上面に形成し
た、円形状又はその他の形状の溝又は段差に水溶液など
の液体を入れ、この液体に、前記圧電素子被研磨物下面
の、周囲が密着するように、前記圧電素子被研磨物を、
前記第１の加工補助具上に載置（ただ置くだけ）し、前
記液体の、表面張力を使用するか、又は氷結させること
で、前記第１の加工補助具と、前記圧電素子被研磨物と
を、固着することを特徴とする請求項２記載の圧電素子
の加工方法。
【請求項４】前記第１の加工補助具の、上面に載置し
た水を含ませた、親水性薄板の上に、前記圧電素子被研
磨物を載置し、前記親水性薄板に含ませた、水の表面張
力を使用することで、前記第１の加工補助具と、前記圧
電素子被研磨物とを、固着することを特徴とする請求項
２ないし３のいずれかの項に記載の圧電素子の加工方
法。
【請求項５】前記第１の加工補助具に、複数の孔を形
成し、この孔に、水飴、蜂蜜、接着剤のボンド又はグリ
ース又はその他の接着剤などの、粘性物質を充填するこ
とで、前記圧電素子被研磨物下面を、前記粘性物質で密
着させるか、又は真空の吸着力を使用して、前記第１の
加工補助具と、前記圧電素子被研磨物とを、孔の面積だ
けで、接着剤、又は真空の吸着力を使用して、固着する
ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかの項に記
載の圧電素子の加工方法。
【請求項６】前記第１の加工補助具と、第２の加工補
助具を、松脂、パラフィン、澱粉糊又はその他の接着剤
を使用して、固定することを特徴とする請求項２ないし
４のいずれかの項に記載の圧電素子の方法。
【請求項７】前記第１の加工補助具を、鉄などの、金
属を使用して製作し、第２の加工補助具を、超鋼又は、
鉄又は、ガラス又は、ガラスに類似の素材を使用して、
製作することを特徴とする、請求項２ないし６のいずれ
かの項に記載の圧電素子の加工方法。
【請求項８】圧電素子被研磨物にマスクをかけてマス
キングし、中心部分だけを、例えば、ＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６
又はＣＨＦ_３などを使用して、ＲＩＥ加工、イオンミー
リング、又はプラズマエッチング、又はその他の化学的
なエッチング手段を使用して、平板形状、Ｂｉ−Ｃｏｎ
ｖｅｘ型形状又は凹レンズ形状（逆ＭＥＳＡ形状）に、
加工した後、その後の加工手段として、両面研磨加工機
械、又は片面研磨加工機械又はフロートポリシング機械
又はその他の研磨加工手段を使用して、エッチング加工
を行った、加工面の表面、又は裏面の加工面を、機械的
に研磨加工をした後、再度、化学的なｗｅｔエッチング
加工と、機械的な研磨加工を、順番に繰り返し併用し
て、加工を行うことを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項９】加工保助具に、水晶版を保持させて、片
面は水晶板の一面を研磨加工し、もう一方の片面は、加
工保助具の一面を、両面研磨加工機械を使用して、上と
下から、同時に研磨加工することで、両面研磨加工機械
を、片面研磨加工機械として使用する、圧電素子の研磨
加工方法。
【請求項１０】凹レンズ形状に加工した水晶板の裏面
を、加工保助具を使用して保持し、片面は水晶板の凹レ
ンズ形状の一面を、もう一方の片面は、加工保助具の一
面を、両面研磨加工機械を使用して、上と下から、同時
に研磨加工する、圧電素子の研磨加工方法。
【請求項１１】水晶板を凹レンズ形状に加工し、凹レ
ンズ形状に加工した面を、加工保助具を使用して保持
し、片面は凹レンズ形状に加工した裏面を、もう一方の
片面は、加工保助具の一面を、両面研磨加工機械を使用
して、上と下から、同時に研磨加工する、極く薄い、圧
電素子を加工する、圧電素子の研磨加工方法。
【請求項１２】一面又は両面を、凹レンズ形状、Ｃｏ
ｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖ
ｅｘ型形状に加工した水晶板を、両面研磨加工機械を使
用して、上と下から、同時に研磨加工し、極く薄い、圧
電素子を加工する、圧電素子の研磨加工方法。
【請求項１３】凹レンズ形状に加工した水晶板の、凹
レンズ形状の内部に、松脂又はパラフィン又はその他の
樹脂を注入して、凹レンズ形状内部の強度を補強した、
水晶板を、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機械を
使用して、上と下から、同時に研磨加工するか、又は片
面研磨加工機械を使用して研磨加工する、圧電素子の研
磨加工方法。
【請求項１４】加工保助具の材質を、酸化セリウムな
どの研磨剤では研磨が出来にくい、プラスチックス、又
は超鋼、又は鉄などの金属を使用して作り、加工保助具
の一面の加工が出来にくい条件とすることを特徴とする
請求項２ないし１３のいずれかの項に記載の圧電素子の
研磨加工方法。
【請求項１５】水晶板などの圧電素材を、凹レンズ形
状に、プラズマエッチングなどを使用して、凹レンズ形
状に加工した水晶板の凹レンズ形状部分に，松脂又はパ
ラフィン又は膠又はその他の樹脂を注入して、凹レンズ
形状内部の強度を補強した後、凹レンズ形状を形成して
いる裏面を、両面研磨加工機械、又は片面研磨加工機械
を使用して研磨加工するか、又は化学的にエッチング加
工する、圧電素子の研磨加工方法。
【請求項１６】円筒の中央部に、水晶又は、ニオブ酸
リチウム、ニオブ酸カリウム又は、その他の単結晶又
は、チタン酸バリウム又は、圧電セラミックス又は、そ
の他のセラミックスなどの、圧電効果を有する材質から
なる受圧面を形成し、その受圧面に、一対の電極を形成
することを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項１７】円筒と受圧面が、圧電効果を有する一
体の材質である請求項１６記載の圧電素子の加工方法。
【請求項１８】圧電効果を有する、材質からなる丸棒
の、両端部分から、それぞれ研削手段を用いて穴を開
け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧面を形成
し、さらに、その受圧面に、円筒の、左右から進入し
た、空気振動が、中央部分にて、共鳴することが出来る
ように、受圧面の外周部分に、左右から進入した、空気
振動が、行き来することが出来るように、穴又は空間部
分を形成して、円筒の左右から進入した、空気振動が、
円筒の中心部分にて、共鳴して、共鳴現象を起こし、中
心部分に位置する、受圧面を、より強く、振動させるこ
とを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項１９】圧電効果を有する、材質からなる丸棒
の、両端部から、それぞれ研削手段を用いて、円筒形状
の穴を開け、前記丸棒の、中央部に、所定の厚みの受圧
面を形成し、その受圧面に、一対の電極を設けて、外部
の空気振動を増幅した、電気信号を得ることを特徴とす
る圧電素子の加工方法。
【請求項２０】研削手段は、樽状の砥石の表面に溝を
形成し、その溝に空気、又は液体を噴射することで前記
砥石を回転させるか、またはその他の機械的な手段を使
用して、前記樽状の砥石を回転させるものである請求項
１９記載の圧電素子の加工方法。
【請求項２１】真球に近い鋼球を使用して、樽状の砥
石を形成する請求項１９または２０記載の圧電素子の加
工方法。
【請求項２２】水晶板の中心部分に、金などの金属を
使用して、蒸着、又はメッキを行い、蒸着などの手段を
使用して、金属部分を形成している、水晶板の中心部分
に、細い金線を結線し、水晶板の電極として使用し、金
線を使用して、水晶板に電圧を印加する、圧電素子の加
工方法。
【請求項２３】水晶板に、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形
状、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、及び凹レンズ型
形状（ｉｎｖｅｒｔｅｄ−ｍｅｓａ型形状）に、機械研
磨加工、又は化学的なエッチング手段にて加工した後、
Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ
型形状、Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、及び凹
レンズ型形状を形成している面の、裏面、又は両面か
ら、再度、ＲＩＥ加工、又は化学的なエッチング加工を
行って、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ型形状、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏ
ｎｖｅｘ型形状、及び凹レンズ型形状を、相似形状、又
は相対的に、縮小して、極く、薄く加工した後、仕上げ
工程の加工として、機械研磨加工、又は化学的なｗｅｔ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工をする、圧電素子の加工方法。
【請求項２４】水晶板を、平板形状、又は凹レンズ型
形状、又はその他の形状に、ＲＩＥ加工、又はその他の
化学的なエッチング手段にて加工した後、平板形状、又
は凹レンズ型形状を形成している面の、裏面から、ＲＩ
Ｅ加工、プラズマエッチング、又はその他の化学的なエ
ッチング手段にて、数１０μｍ、削り落とし、平板形
状、又は凹レンズ型形状の裏面を、数１０μｍ、ＲＩＥ
加工、又はその他のエッチング手段にて、削り落とした
加工面に出来た、１μｍから数μｍの凸凹を、機械加工
を使用して、１μｍから数μｍ程、研磨加工して、平板
形状、又は凹レンズ型形状を形成している裏面を、鏡面
に研磨加工するために、加工補助具を使用して加工する
か、又は加工補助具を使用することなく、平板形状、又
は凹レンズ型形状の裏面を、片面研磨加工機械、又は両
面研磨加工機械、又はその他の研磨加工手段を使用し
て、１μｍから数μｍ、研磨加工して、鏡面仕上げの加
工を行う、その後、再度、鏡面仕上げの加工を行った加
工面を、化学的なＷｅｔエッチング加工手段を使用し
て、平板形状、又は凹レンズ形状を形成して、平板形状
のままの状態とするか、又は両面（両側面）に凹レンズ
形状を形成する、圧電素子の加工方法。
【請求項２５】水晶板、又は石英にて出来ている石英
板に穴を形成した、マスク板を、水晶板の上に置いて、
マスキング（金属被膜））の変わりとして使用し、Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）加工
を行い、水晶板に凹レンズ形状を形成することを特徴と
する圧電素子の加工方法。
【請求項２６】水晶などの圧電材料を、ＲＩＥ加工に
て加工する場合、ＣＦ_４、ＣＨＦ_３又はＣ_２Ｆ_６などの
フッ素系ガスの内、特に、Ｃ_２Ｆ_６のフッ素ガスを使用
すると、水晶などの表面精度の加工精度がよいことを特
徴とする圧電素子の加工方法。