JP2000228547A - 圧電基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、割れや欠けを生じることなく、圧電デ
バイスに必要とされる平面度、平行度、表面粗さを保持
しながら、所定の厚さに圧電基板を薄層化加工すること
が困難であった。 【解決手段】 所定の深さの有底溝１０３を有する圧電
基板１０１と、所定の補助基板１０２とを用意し、圧電
基板１０１の有底溝１０３が設けられている接合予定面
１１１と、補助基板１０２の接合予定面１１２とを直接
接合により貼り合わせ、圧電基板１０１の接合予定面１
１１の反対側の加工面１２１から、圧電基板１０１を、
有底溝１０３の少なくとも底部を取り除き、所定の厚み
になるように薄く研磨し、圧電基板１０１の有底溝１０
３が形成されていた位置に対応する位置で、補助基板１
０２を切断する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波振動子やフ
ィルター素子、圧電センサ、アクチュエータ等に用いら
れる圧電基板の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、移動体通信機器や情報機器などに
用いられる振動子やフィルター、圧電センサ、アクチュ
エータ等の圧電デバイスは、機器の小型化および通信回
路の混雑化、高品位通信の発達、情報機器の高品位化な
どにより、高周波化や高機能化の傾向にある。

【０００３】そこで、従来の圧電デバイスでは、圧電基
板の加工精度を上げて薄層化、および対応する形状に加
工することで高周波化や高機能化を実現してきた。以下
に図面を参照しながら従来の圧電デバイスを、水晶振動
子を例にとって説明する。

【０００４】図１６は従来の水晶振動子を示したもので
あるが、２１は水晶板で、ＡＴカットの水晶板を所定の
厚さまで両面研磨し、その両主面に励振電極２２および
引き出し電極２３を設けたものである。通常、引き出し
電極２３を延出した両端外周部を保持部材により保持
し、気密な容器に収納している。そして、保持部材を介
して引き出し電極２３を発信回路に接続することによっ
て、両主面間で互いに反対方向に変位する厚みすべり振
動を励振する。

【０００５】この厚みすべりモードの水晶振動子では、
厚みｔ（μｍ）によって共振周波数ｆ（ＭＨｚ）が決定
され、ほぼｆ＝１６７０／ｔの関係がある。したがっ
て、このような水晶振動子では、水晶板を所要厚みに加
工して、共振周波数を調整している。したがって高い共
振周波数を得る場合には、水晶板の厚みを薄くするよう
に両面研磨加工を行っている。

【０００６】上述した水晶振動子を製造するさい、例え
ば３００μｍの厚さの振動用水晶板を３０μｍの厚さに
薄層化するのであるが、その振動用水晶板を薄層化する
方法として、水晶板に補強板として、単板や貫通孔を有
した補助基板を貼りつけて補強した状態で薄層化加工
し、加工後もその補強板を貼りつけたままで水晶振動子
として組み立てる方法が考えられている（例えば、特開
平３−１１６８８２号公報や特開平７−７４５６９号公
報）。このようにして、薄層化加工や組み立てを行え
ば、水晶板が機械的に補強されているため、割れや欠け
の問題を生じることがなくなる。

【０００７】また、圧電アクチュエータや圧電センサな
どの圧電デバイスも同様に、機器の小型化に伴って素子
を小型化するために圧電基板の厚さを薄くする必要性が
高まっている。

【０００８】図１７は、圧電アクチュエータや圧電セン
サとして典型的な構成を示したもので、圧電基板３１と
バネ材３２とが接着剤により接着され、バネ材３２の両
端が支持体３３に固定された、いわゆるモノモルフ構造
である。バネ材３２と電極３４に電圧を加えると、圧電
基板３１が伸び、バネ材３２は伸びないことから、圧電
基板３１とバネ材３２が共にたわみ、アクチュエータと
して動作する。一方、モノモルフ部に力を加えてたわみ
変形させると、圧電基板３１がひずむことから、起電力
が生じ、センサとして動作する。ここで、モノモルフ部
は曲げモーメントに対して厚さの三乗に比例して硬くな
ることから、大きな変形を得ようとすると、圧電基板３
１の厚さを極めて薄くする必要がある。

【０００９】このような圧電アクチュエータやセンサに
は圧電セラミックが用いられ、一部高精度なものには圧
電単結晶のニオブ酸リチウムやタンタル酸リチウムが用
いられている。圧電基板の加工法としては、専ら厚いブ
ロックから両面研磨で薄くする方法が用いられている。
また、圧電セラミックの場合、シート状に成形した原料
粉を焼成して薄いシートを製造する方法も用いられてい
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで従来は、例え
ば水晶振動子を製造するさい、所定の厚さの振動用水晶
板の両面を研磨機で研磨し薄い水晶板を作製しており、
高い周波数の水晶振動子を製造するさいは、水晶板を非
常に薄くする必要があるので、研磨加工中に水晶板に割
れや欠けが生じたり、また組み立て時に、取り扱いによ
り水晶板が破損するなどの問題がある。したがって従来
は、両面研磨をする場合、量産可能な厚みレベルとし
て、厚み３０μｍ程度が限界であった。

【００１１】また、片面研磨の場合においても、水晶板
が３０μｍ以下の厚さになると、両面研磨の場合と同様
の問題が生じるので、３０μｍ程度のものが量産可能な
限界である。

【００１２】そこで、上述した問題を解決するために、
特開平３−１１６８８２号公報に開示の研磨方法があ
る。その研磨方法とは、貫通孔を有した補強板を、接着
剤を用いて水晶板と貼り合わせてその水晶板の片面を研
磨するというものであるが、この方法を用いることによ
り薄層化加工は可能となるが、水晶板と補強板とを接着
剤を用いて貼り合わせているため、貼り合わせ時に、接
着剤の厚さが実質上均一にならないという接着むらが生
じ、研磨後に圧電基板の厚みにむらが生じるという問題
がある。

【００１３】また、水晶基板を薄くするさいの問題を解
決するために、特開平７−７４５６９号公報の研磨方法
がある。その研磨方法とは、２枚の水晶板を用意し、一
方の水晶板を補強板として用い、その補強板の例えば中
央部に凹部を形成しておき、そして凹部を形成した面
と、研磨しようとする水晶板の片面とを直接接合し、凹
部を有しない方の水晶板を研磨するというものである。
この場合、水晶板の薄層化加工は可能となるが、その後
補強板の凹部の底を取り除き貫通孔を設ける必要があ
り、例えばフッ酸系のエッチング液を用いて凹部の底の
除去することになる。そのさい、研磨面は所定の耐エッ
チング性を有する薄膜でマスクすることができるが、補
強板との接合面にはマスクをすることができないので、
振動板に損傷を与えることなく、完全に補強板の凹部の
底を取り除くことが難しく、量産性に限界が生じてい
た。なぜなら、補強板の水晶などの単結晶を深くエッチ
ングするさい、結晶欠陥が存在する部分が早くエッチン
グされていわゆるエッチトンネルが生じ、大部分のエッ
チング完了よりも早い時期にエッチング液の一部が研磨
面の反対側の面に侵入して接合界面など耐エッチング性
薄膜のない部分から振動板を浸食する可能性があるから
である。

【００１４】そこで、上述した特開平３−１１６８８２
号公報や、特開平７−７４５６９号公報に示した研磨方
法の問題を解決するために、大面積圧電基板と、複数の
貫通孔を有する大面積補強板とを用意し、両者を接着剤
または直接接合によって貼り合わせ、大面積圧電基板を
所定の厚さになるように薄く研磨するという方法が考え
られている。この場合、大面積圧電基板と大面積補強板
とを接着剤を用いて貼り合わせても、余分な接着剤が補
強板の貫通孔を形成している凹部等に逃げるので、貼り
合わせのさいに接着剤の厚さが実質上均一となり、研磨
後の大面積圧電基板の厚さも実質上均一になる。他方、
直接接合の場合には、大面積圧電基板と大面積補強板と
を実質上場所によらず均一に貼り合わせることができる
ので、研磨後の大面積圧電基板の厚さは実質上均一にな
る。そして、大面積圧電基板を所定厚みに研磨した後、
各貫通孔に対応した部分毎に大面積圧電基板を切断し、
１枚の大面積圧電基板から複数の圧電素子を製造するも
のである。

【００１５】ところで、このように１枚の大面積圧電基
板から複数の圧電素子を製造するさい、薄層化された大
面積圧電基板を切断分離加工するので、分離加工中に素
子に割れやかけが生じる可能性が大きくなり、素子の歩
留まり低減につながる可能性がある。

【００１６】上記課題は、水晶の加工に限ったことでは
なく、もろい圧電セラミックや圧電単結晶においてはよ
り深刻な問題である。圧電セラミックの研磨の限界は８
０ミクロン程度である。

【００１７】さらに、上述した方法で多数の圧電素子を
製造する場合、一旦、個片に分割してから一つずつ支持
体などに固定しなくてはならないので、個々の素子ごと
に正確に位置あわせをして、支持体へマウントする必要
があり、極めて生産性が悪いという課題もある。さら
に、薄くなった素子を個別に扱うことから、取り扱い中
に割れや欠けを生ずる確率が極めて高くなるという製造
上の課題が生ずる。

【００１８】なお、圧電セラミックをシート成形した原
料粉を焼成して薄いシートを製造するという方法もある
が、焼成後で４０ミクロンまで形成できるが、焼成時の
収縮率が大きいために変形し、平坦なものが焼けず、水
晶よりももろいため取り扱いが困難であるという問題が
生じる。

【００１９】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
で、割れや欠けを生じることなく、圧電デバイスに必要
とされる平面度、平行度、表面粗さを保持しながら、所
定の厚さに圧電基板を薄層化加工する圧電基板の製造方
法を提供することを目的とするものである。

【００２０】また、本発明は、多数の薄い圧電素子を歩
留まり良く生産することができる圧電基板の製造方法を
提供することを目的とするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】第１の本発明（請求項１
に対応）は、所定の深さの相対的凹部を有する圧電基板
材と、所定の補助基板とを用意し、前記圧電基板材の前
記相対的凹部が設けられている相対的凹部形成面と、前
記補助基板の貼り合わせ面とを貼り合わせ、前記圧電基
板材の前記相対的凹部形成面の反対側の表面から、前記
圧電基板材を、前記相対的凹部の少なくとも底部を取り
除き、所定の厚みになるように薄くすることを特徴とす
る圧電基板の製造方法である。

【００２２】第２の本発明（請求項２に対応）は、第１
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記補助基板
が、前記貼り合わせ面の所定の部分に所定の深さの凹部
を有するものであり、その凹部を取り囲む凸部と前記相
対的凹部形成面とを貼り合わせることを特徴とする圧電
基板の製造方法である。

【００２３】第３の本発明（請求項３に対応）は、第１
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記補助基板
が、開口部を有するものであることを特徴とする圧電基
板の製造方法である。

【００２４】第４の本発明（請求項４に対応）は、第３
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記圧電基板
材と前記補助基板とを貼り合わせた後に、前記補助基板
の開口部および前記圧電基板材の相対的凹部の全部また
は一部に、所定の充填材を充填し、前記圧電基板材を薄
くした後に、前記充填材を除去することを特徴とする圧
電基板の製造方法である。

【００２５】第５の本発明（請求項５に対応）は、第１
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記圧電基板
材と前記補助基板とを貼り合わせる前に、前記圧電基板
材の相対的凸部の上面に、所定の金属薄膜を形成してお
くことを特徴とする圧電基板の製造方法である。

【００２６】第６の本発明（請求項６に対応）は、第１
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記補助基板
が、前記貼り合わせ面の所定の部分に所定の深さの凹部
を有するものであって、かつその凹部の中央部に前記深
さより低い凸部を有するものであり、前記補助基板の凹
部を取り囲む凸部と前記相対的凹部形成面とを貼り合わ
せることを特徴とする圧電基板の製造方法である。

【００２７】第７の本発明（請求項７に対応）は、第６
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記圧電基板
材が、相対的凸部の、前記補助基板の前記凹部の中央部
に形成されている前記凸部の位置に対応する位置に、所
定の金属薄膜が形成されたものであることを特徴とする
圧電基板の製造方法である。

【００２８】第８の本発明（請求項８に対応）は、第１
の本発明の圧電基板の製造方法において、前記補助基板
が櫛状のものであって、それぞれの前記櫛の歯が、前記
圧電基板材の相対的凸部に対応する位置に形成されてお
り、前記圧電基板材の相対的凸部と、対応する前記補助
基板の櫛の歯とが実質上重なるように、前記圧電基板材
と前記補助基板とを貼り合わせることを特徴とする圧電
基板の製造方法である。

【００２９】第９の本発明（請求項９に対応）は、第１
から第８の本発明のいずれかの圧電基板の製造方法にお
いて、所定の厚さを有し、前記圧電基板材を薄くするさ
いの前記圧電基板材の薄さの程度を調整するための薄さ
調整部材をさらに用意し、前記圧電基板材を薄くする前
に、前記薄さ調整部材を、前記圧電基板材と前記補助基
板との貼り合わせ面であって、前記圧電基板材と前記補
助基板とを貼り合わせた部分以外の部分に設け、前記圧
電基板材を薄くするさい、前記薄さ調整部材を利用する
ことを特徴とする圧電基板の製造方法である。

【００３０】第１０の本発明（請求項１０に対応）は、
第９の本発明の圧電基板の製造方法において、前記薄さ
調整部材が、前記圧電基板より加工速度の遅いものであ
ることを特徴とする圧電基板の製造方法である。

【００３１】第１１の本発明（請求項１１に対応）は、
第１から第１０のいずれかの本発明の圧電基板の製造方
法において、前記圧電基板材と前記補助基板との貼り合
わせを、直接接合により行うことを特徴とする圧電基板
の製造方法である。

【００３２】第１２の本発明（請求項１２に対応）は、
第１から第１１のいずれかの本発明の圧電基板の製造方
法において、前記圧電基板材の相対的凸部に、前記圧電
基板材の相対的凹部の深さと実質上同一の深さの第２凹
部が形成されていることを特徴とする圧電基板の製造方
法である。

【００３３】第１３の本発明（請求項１３に対応）は、
第１から第１２のいずれかの本発明の圧電基板の製造方
法において、前記圧電基板材を薄くした後、その圧電基
板材の相対的凹部に対応する位置で、前記補助基板を切
断することを特徴とする圧電基板の製造方法である。

【００３４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しながら説明する。

【００３５】（第１の実施の形態）先ず、本発明の第１
の実施の形態の圧電基板の製造方法を述べる。

【００３６】図１および２に、本発明の第１の実施の形
態の圧電基板の製造方法として、タンタル酸リチウム基
板を用いた、温度補償型弾性表面波フィルターの製造方
法を斜視図で示す工程図を示す。

【００３７】圧電基板１０１として、３６度Ｙカットタ
ンタル酸リチウム基板を用い（図１（ａ））、補助基板
１０２として石英ガラス基板（図１（ｂ））を用いた例
であるが、まず圧電基板１０１の補助基板１０２との接
合予定面１１１にダイシングソーを用いて幅２００μｍ
深さ１０μｍの有底溝１０３を形成する。なお、補助基
板１０２は実質上直方体である。

【００３８】そして、圧電基板１０１と補助基板１０２
とを貼り合わせる（図１（ｃ））。その貼り合わせの工
程には、直接接合法を用いる。この直接接合法とは、鏡
面研磨された２枚の無機基板を親水化処理して表面にＯ
Ｈ基などの親水基を生成させ、両面を直接的に面接して
加熱処理することにより２枚の無機基板を接合させると
いう方法である。その直接接合によって、上述した親水
化処理により生じる接合表面のＯＨ基による水素結合
や、それぞれの基板表面を構成する元素間ないしＯＨ基
に起因する酸素を介した共有結合やイオン結合などのた
めに、圧電基板１０１と補助基板１０２とは原子レベル
で強固に接合される。具体的には、圧電基板１０１の接
合予定面１１１と、補助基板１０２の接合予定面１１２
とを、アンモニアと過酸化水素水と純水の混合液で親水
化処理した後、圧電基板１０１の接合予定面１１１と、
補助基板１０２の接合予定面１１２とを面接させて、直
接接触させ、この状態で、１５０℃の加熱処理を行っ
て、接合する（図１（ｃ））。

【００３９】図１（ｃ）に示すように圧電基板１０１と
補助基板１０２とを貼り合わせた後、補助基板１０２を
ベースとして、貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１
２１から、圧電基板１０１を、有底溝１０３の底部を取
り除き、例えば１０μｍ等の所要厚みとなるように研磨
して薄くする（図１（ｄ））。この段階で、圧電基板１
０１は、有底溝１０３が設けられていたことによって分
離された状態になる。

【００４０】この薄層化研磨後、図示していないが圧電
基板１０１の表面に表面波フィルターとして用いるため
に櫛形電極を形成し、圧電基板１０１に形成した有底溝
１０３の位置に対応する位置に沿って補助基板１０２を
切断（図２（ａ））することによって、圧電基板１０１
と補助基板１０２を貼り合わせた、温度補償型弾性表面
波フィルターが得られる（図２（ｂ））。

【００４１】この製造方法を用いて１．９ＧＨｚの弾性
表面波フィルターを試作したところ、従来３６ｐｐｍ／
℃程度であった温度特性が、１０〜１５ｐｐｍ／℃の温
度特性になり改善効果が得られた。

【００４２】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、圧電基板１０１を薄くした
後切断するさいにも割れや欠けを生じさせることがな
い。また、圧電基板１０１上への電極形成やハンドリン
グを容易にすることができる。

【００４３】つまり、圧電基板１０１に有底溝１０３を
形成した後に薄くするための加工を行い、その加工の終
了と同時に圧電基板１０１が分離するようになっている
ため、薄層化加工終了直前まで有底溝１０３が圧電基板
１０１の加工面１２１に現れず、有底溝１０３部分等で
の素子の欠けなどによる圧電基板１０１への傷の発生な
どを防止することができるということである。また、加
工終了後に個々の素子に分離する場合に圧電基板１０１
には負荷をかけることなく補助基板１０２のみを切断す
ることが可能であるため、圧電基板１０１と補助基板１
０２を同時に切断する場合と比較して、圧電基板１０１
と補助基板１０２の接合強度が低くても、切断時に圧電
基板１０１が剥離したり、欠けたりすることがなくな
る。このように接合強度が低くても切断することができ
るので、上述した第１の実施の形態では貼り合わせを直
接接合法を用いて行うとしたが、接着剤を用いて圧電基
板１０１と補助基板１０２とを貼り合わせることがで
き、その接着剤の選択範囲が広がり、かつ接着剤の厚み
を薄くすることが可能となる。この結果、接着剤による
厚みのバラツキが小さくなり、より高精度な薄層化の加
工が可能となる。

【００４４】また、本実施の形態では、一括して多数の
圧電素子を製造することができ、圧電基板１０１を単体
で加工した場合に生じる、加工後の個別素子の取り扱い
や貼り合わせ、位置合わせなどを行ことがなくなり、圧
電素子製造において高生産性を実現することができる。

【００４５】また、本実施の形態では、圧電基板１０１
と補助基板１０２との貼り合わせに直接接合法を用いて
いるため、接着剤などを用いた場合などに生じる接着剤
の塗りむらによる研磨むらをなくすことができ、かつ接
合強度を非常に強くすることが可能となる。

【００４６】なお、上述した第１の実施の形態では、圧
電基板１０１と補助基板１０２を直接接触させて加熱処
理した後に、薄層化の加工を行うとしたが、直接接触さ
せた後に加熱処理を行わずに薄層化加工を行い、その後
に加熱処理を行ってもよい。直接接合による接合強度
は、加熱処理をせずに研磨等の薄層化加工をしても、圧
電基板１０１と補助基板１０２とが分離しない程度の強
度を有するからである。

【００４７】また、上述した第１の実施の形態では、圧
電基板１０１の表面に櫛形電極を形成して、温度特性を
改善した温度補償型表面波フィルターを製造する例を示
したが、電極の構成を変えることにより、圧電フィルタ
ーの場合と同様、高精度なセンサやアクチュエータを製
造することも可能である。

【００４８】また、上述した第１の実施の形態では、圧
電基板１０１に有底溝１０３を形成するさい、ダイシン
グソーを用いるとしたが、同様の効果が得られる加工で
あれば、例えばプラズマ加工法やエッチング法などを用
いてもよい。同様に、上述した第１の実施の形態では、
圧電基板１０１を薄くするさい、研磨機を用いるとした
が、同様の効果が得られる加工であれば、例えば研削や
エッチングなどの方法を用いてもよい。

【００４９】また、上述した第１の実施の形態では、請
求項１の本発明を説明するための用語のうち、圧電基板
材の相対的凹部として有底溝１０３、圧電基板材の相対
的凹部形成面として接合予定面１１１、補助基板の貼り
合わせ面として接合予定面１１２をそれぞれ用いた。

【００５０】また、上述した第１の実施の形態では、圧
電基板１０１と補助基板１０２とを貼り合わせた後、加
熱処理を行うとしたが、圧電基板１０１および／または
補助基板１０２として水晶板を用いる場合、５７３℃で
α−β転移するので、これに近い温度に加熱するには、
熱履歴により周波数特性が劣化するため、転移点以下の
低温で、例えば３００℃での加熱処理が望ましい。

【００５１】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図３を参照して説
明する。

【００５２】図３は、本発明の第２の実施の形態の圧電
基板の製造方法の工程図である。本第２の実施の形態
は、圧電基板１０１として圧電セラミック基板を用い
（図３（ａ））、補助基板１０２としてステンレス３０
４基板を用いた例を示すものである。

【００５３】まず、本発明の第１の実施の形態と同様に
して、圧電基板１０１の接合予定面１１１に、ダイシン
グソーを用いて幅８０μｍ、深さ３０μｍの有底溝１０
３を形成する。

【００５４】次に補助基板１０２の接合予定面１１２
に、中央部が貫通しており３０μｍの厚みを持つ同種の
ステンレス基板の加工ストップ材１０４を、エレクトロ
ンワックスを用いて貼り合わせる（図３（ｂ、ｃ））。
なお、上述した加工ストップ材１０４の厚み３０μｍ
は、圧電基板１０１を研磨して薄くするさいの目標厚み
である。

【００５５】その後、圧電基板１０１の接合予定面１１
１と、補助基板１０２の接合予定面１１２とを、エポキ
シ樹脂を介して面接させて、そのエポキシ樹脂を用いて
貼り合わせる（図３（ｄ））。

【００５６】図３（ｄ）に示すように圧電基板１０１と
補助基板１０２とを貼り合わせた後、補助基板１０２を
ベースとして、貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１
２１から、圧電基板１０１を、加工ストップ材１０４の
表面まで研磨して薄くする（図３（ｅ））。この段階
で、圧電基板１０１は、有底溝１０３が設けられていた
ことによって分離された状態になる。

【００５７】この薄層化研磨後、図示していないが圧電
基板１０１の表面に電極を形成することによって、１枚
の基板上に多くのアクチュエータを配置した多連アクチ
ュエータを容易に製造することが可能となる。ただし裏
面の電極は補助基板１０２であるステンレス基板で代用
する。

【００５８】この製造方法を用いて製造したアクチュエ
ータは、インクジェットなどの液敵制御用圧電素子とし
て広く用いることが可能である。

【００５９】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、割れや欠けを生じさせるこ
となく圧電基板１０１を薄くすることができるととも
に、加工ストップ材１０４を用いたため圧電基板１０１
の薄さの程度を実質上所望厚さになるように加工するこ
とができる。つまり加工時の圧電基板１０１の厚み制御
が容易になるということである。その加工ストップ材１
０４の厚みを精密に制御すれば、圧電基板１０１の厚み
を簡単に精密に制御することができる。

【００６０】また、圧電基板１０１に有底溝１０３を形
成した状態で接着剤を用いて貼り合わせているため、余
分な接着剤やゴミなどの不純物が有底溝１０３内に流れ
込み、圧電基板１０１と補助基板１０２をより高精度に
貼り合わせることが可能となり、研磨精度の向上につな
がる。

【００６１】さらに、圧電セラミックをシート成形した
場合に生じる、そりなどを生じることなく薄層化加工を
行うことができる。

【００６２】なお、上述した第２の実施の形態では、圧
電基板１０１の表面に電極を形成して、裏面では補助基
板１０２であるステンレス基板を電極として用いて多連
アクチュエータを製造する例を説明したが、電極の構成
を変えることにより、多連アクチュエータの場合と同
様、高精度な多連センサなどを製造することも可能であ
る。

【００６３】さらに、上述した第２の実施の形態では、
圧電基板１０１に有底溝１０３を形成するさい、ダイシ
ングソーを用いるとしたが、同様の効果が得られる加工
であれば、例えばプラズマ加工法やエッチング法などを
用いてもよい。同様に、上述した第２の実施の形態で
は、圧電基板１０１を薄くするさい、研磨機を用いると
したが、同様の効果が得られる加工であれば、例えば研
削やエッチングなどの方法を用いてもよい。

【００６４】また、上述した第２の実施の形態では、加
工ストップ材１０４として圧電基板１０１よりも加工速
度の遅いステンレス基板を用いるとする。しかしなが
ら、加工ストップ材１０４として、加工速度が圧電基板
１０１と同等あるいは速い基板でも、圧電基板１０１単
体で加工しているときの加工速度と、加工面が加工スト
ップ材１０４面に到達したときの加工速度に差が出るよ
うであれば、他の基板を用いてもよい。

【００６５】また、上述した第２の実施の形態では、補
助基板１０２に加工ストップ材１０４を貼り合わせてい
るが、補助基板１０２にエッチングなどの加工法を用い
て、所要厚みの段差を設けても同様の効果を得ることが
できる。

【００６６】また、加工ストップ材１０４は、圧電基板
１０１を所要厚みに加工した後に補助基板１０２から取
り外すことにより、複数回用いることも可能であり、製
造コストの低減および製造バラツキの低減を行うことも
できる。

【００６７】最後に、上述した第２の実施の形態では、
請求項９の本発明を説明するための用語のうち、薄さ調
整部材として加工ストップ材１０４を用いた。

【００６８】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図４および５を参
照して説明する。

【００６９】図４および５は、本発明の第３の実施の形
態の圧電基板の製造方法として、タンタル酸リチウム基
板を用いた、ストリップ型振動子の製造方法を斜視図で
示す工程図である。

【００７０】圧電基板１０１として、Ｘカットタンタル
酸リチウム基板を用い（図４（ａ））、補助基板１０２
として、厚み３００μｍの同種のＸカットタンタル酸リ
チウム基板（図４（ｂ））を用いた例であるが、まず圧
電基板１０１の補助基板１０２との接合予定面１１１に
プラズマ加工法を用いて幅１００μｍ深さ３０μｍの有
底溝１０３を２００μｍ間隔で形成する。

【００７１】次に、補助基板１０２の接合予定面１１２
に、研削機を用いて幅８００μｍの凹部１０５を、圧電
基板１０１に形成した有底溝１０３と実質上垂直な方向
に形成する。

【００７２】そして、圧電基板１０１と補助基板１０２
とを貼り合わせる（図１（ｃ））。その貼り合わせの工
程には直接接合法を用いる。まず圧電基板１０１の接合
予定面１１１と、補助基板１０２の接合予定面１１２と
を、アンモニアと過酸化水素水と純水の混合液で親水化
処理した後、圧電基板１０１の接合予定面１１１と、補
助基板１０２の接合予定面１１２とを面接させて、直接
接触させ、この状態で、３００℃の加熱処理を行って、
接合する（図４（ｃ））。

【００７３】図４（ｃ）に示すように圧電基板１０１と
補助基板１０２とを貼り合わせた後、補助基板１０２を
ベースとして、貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１
２１から、圧電基板１０１を、有底溝１０３の底部を取
り除き、例えば３０μｍ等の所要厚みとなるように研磨
して薄くする（図４（ｄ））。この段階で、圧電基板１
０１は、有底溝１０３が設けられていたことによって分
離された状態になる。

【００７４】この薄層化研磨後、圧電基板１０１の表裏
面に電極１１０を形成し、圧電基板１０１に形成した切
断用の取りしろに沿って補助基板１０２を切断（図５
（ａ））することによって、圧電基板１０１と補助基板
１０２を貼り合わせた、ストリップ形状の圧電振動子が
得られる（図５（ｂ））。

【００７５】この製造方法を用いてストリップ型振動子
を試作したところ、高周波で共振尖鋭度が高く、スプリ
アスのない単一共振の振動子を得ることができた。ま
た、ストリップ素子の幅（圧電基板１０１の幅）が１０
０μｍと非常に細くすると、通常の製造方法では取り扱
いが非常に困難であるが、本実施の形態の製造方法を用
いることにより、素子の幅がストリップの幅＋有底溝の
幅＋取りしろの幅となるため、全体の幅が広くなり取り
扱いが容易になる。

【００７６】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、圧電基板１０１を薄くした
後切断するさいにも割れや欠けを生じさせることがな
い。また、圧電基板１０１上への電極形成やハンドリン
グを容易にすることができる。

【００７７】また、本実施の形態では、圧電基板１０１
と補助基板１０２との貼り合わせに直接接合法を用いて
いるため、接着剤などを用いた場合などに生じる接着剤
の塗りむらによる研磨むらをなくすことができ、かつ接
合強度を非常に強くすることが可能となる。

【００７８】また、本実施の形態では、補助基板１０２
に凹部１０５を形成することにより、第１および第２の
実施の形態に示した補助基板１０２が平板の場合と比較
して、加工後にくり貫きエッチングなどを行うときに生
じる素子の損傷を抑えることが可能となり、励振部が必
要な圧電振動子やフィルタ、センサを容易に製造するこ
とができる。

【００７９】なお、上述した第３の実施の形態では、圧
電基板１０１と補助基板１０２を直接接触させて加熱処
理した後に、薄層化の加工を行うとしたが、直接接触さ
せた後に加熱処理を行わずに薄層化加工を行い、その後
に加熱処理を行ってもよい。

【００８０】また、上述した第３の実施の形態では、圧
電基板１０１に有底溝１０３を形成するさい、プラズマ
加工法を用いるとしたが、同様の効果が得られる加工で
あれば、例えばダイシングソーを用いる方法やエッチン
グ法などを用いてもよい。同様に、上述した第３の実施
の形態では、圧電基板１０１を薄くするさい、研磨機を
用いるとしたが、同様の効果が得られる加工であれば、
例えば研削やエッチングなどの方法を用いてもよい。

【００８１】さらにまた、本実施の形態では圧電基板１
０１の分離用切断用の有底溝１０３を形成していない
が、素子分離用の有底溝１０３を形成して薄層化加工を
行うことにより第１の実施の形態の場合と同様に、薄層
化加工と同時に圧電基板１０１の分離を行うことができ
る。

【００８２】（第４の実施の形態）次に、本発明の第４
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図６および７を参
照して説明する。

【００８３】図６および７は、本発明の第４の実施の形
態の圧電基板の製造方法として、ＡＴカット水晶基板を
用いた、水晶振動子の製造方法を斜視図で示す工程図で
ある。

【００８４】圧電基板１０１として、ＡＴカット水晶基
板を用い（図６（ａ））、補助基板１０２として、厚み
３００μｍのガラス基板（図６（ｂ））を用いた例であ
るが、まず圧電基板１０１の補助基板１０２との接合予
定面１１１にフッ化アンモニウムによるエッチング加工
法を用いて幅５０μｍ深さ１３μｍの有底溝１０３を形
成する。

【００８５】次に、補助基板１０２の接合予定面１１２
に、サンドブラスト加工法を用いて、開口部すなわち貫
通孔１０６を形成する。

【００８６】そして、圧電基板１０１と補助基板１０２
とを貼り合わせる（図１（ｃ））。その貼り合わせの工
程にはエポキシ樹脂を接着剤として使用する方法を用い
る。まず、補助基板１０２の接合予定面１１２にエポキ
シ樹脂を塗布し、圧電基板１０１の接合予定面１１１
と、補助基板１０２の接合予定面１１２とをエポキシ樹
脂を介して面接させ、この状態で、１５０℃の加熱処理
を行って、接合する（図６（ｃ））。

【００８７】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
１３μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図６（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有底
溝１０３が設けられていたことによって分離された状態
になる。

【００８８】この薄層化研磨後、圧電基板１０１の表裏
面に図示していない電極を形成し、圧電基板１０１に形
成した有底溝１０３の位置に対応する位置に沿って補助
基板１０２を切断（図７（ａ））することによって、圧
電基板１０１と補助基板１０２を貼り合わせた、片持ち
梁の圧電振動子が得られる（図７（ｂ））。

【００８９】この製造方法を用いて片持ち梁の水晶振動
子を試作したところ、発信周波数１３０ＭＨｚの高周波
振動子を容易に製造することができる。また、片持ち梁
構造としているため、圧電基板１０１に対しての、補助
基板１０２との貼り合わせ時の応力などにより発生する
特性への影響を最低限に抑えることができ、温度特性の
良好な振動子を製造できる。

【００９０】ところで、本実施の形態の製造方法を用い
て水晶振動子を製造すると、図８に示すように振動子の
中央部が変形する現象が現れる。これは、補助基板１０
２に貫通孔１０６を設けることにより、圧電基板１０１
に裏打ちがない状態で加工を行うために起こる現象であ
る。この現象により本実施の形態の製造方法を用いる
と、素子の中央部が約５μｍ膨らんだ形状となる。この
形状を利用して振動子を製造することによりエネルギー
閉じこめ効率の高い振動子を製造することが可能とな
る。

【００９１】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、圧電基板１０１を薄くした
後切断するさいにも割れや欠けを生じさせることがな
い。また、圧電基板１０１上への電極形成やハンドリン
グを容易にすることができる。

【００９２】さらに、補助基板１０２に貫通孔１０６を
形成することにより、第１および第２の実施の形態に示
した補助基板１０２が平板の場合と比較して、加工後に
くり貫きエッチングなどを行うときに生じる素子の損傷
を抑えることが可能となり、励振部に空隙が必要な圧電
振動子やフィルタ、センサを容易に製造することができ
る。

【００９３】また、第３の実施の形態の製造方法では、
貼り合わせ後に、圧電基板１０１の接合予定面１１１に
電極の作製などの後処理を行うことが難しいが、本製造
方法を用いることにより容易に電極の作製などの後処理
を行うことができる。

【００９４】さらに、圧電基板１０１に有底溝１０３を
形成した状態で接着剤を用いて貼り合わせているため、
余分な接着剤やゴミなどの不純物が有底溝１０３内に流
れ込み、圧電基板１０１と補助基板１０２をより高精度
に貼り合わせることが可能となり、研磨精度の向上につ
ながる。

【００９５】（第５の実施の形態）次に、本発明の第５
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図９を参照して説
明する。

【００９６】図９は、上述した第４の実施の形態の圧電
基板の製造方法の変形例としての圧電基板の製造方法の
工程図である。

【００９７】圧電基板１０１としてＡＴカット水晶基板
を用い、補助基板１０２として同じＡＴカット水晶基板
を用いて、第４の実施の形態と同様の手順で有底溝１０
３と貫通孔１０６を設け、貼り合わせている。

【００９８】圧電基板１０１と補助基板１０２とを貼り
合わせた後、補助基板１０２の貫通孔１０６および圧電
基板１０１の有底溝１０３に、充填材１０７としての軟
化点約７０℃のエレクトロンワックスを１００℃に加熱
・溶融させて充填し、放冷して硬化させる（図９
（ｃ））。

【００９９】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
１３μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図９（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有底
溝１０３が設けられていたことによって、充填材１０７
にのみ挟まれた状態になる。

【０１００】この薄層化研磨後、充填材１０７であるエ
レクトロンワックスをアセトンを用いて排出し完全に除
去する（図９（ｅ））。

【０１０１】この充填材１０７除去後、図示していない
励振電極を圧電基板１０１の表裏面に形成することによ
り、水晶振動子とすることができる。

【０１０２】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法によれば、上述した第４の実施の形態と
同様の効果を得ることができるとともに、図８に示した
薄層化後の圧電基板１０１の変形を約１／１０程度に減
少することができる。これは、充填材１０７を充填した
状態で研磨したため裏打ちのある状態で薄層化研磨を行
うことができたからである。

【０１０３】なお、充填材１０７は、圧電基板１０１と
補助基板１０２とを貼り合わせた後の、補助基板１０２
の貫通孔１０６および圧電基板１０１の有底溝１０３の
全部または一部に充填しさえすればよい。

【０１０４】（第６の実施の形態）次に、本発明の第６
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図１０を参照して
説明する。

【０１０５】図１０は、上述した第４の実施の形態の圧
電基板の製造方法の変形例としての圧電基板の製造方法
の工程図である。

【０１０６】圧電基板１０１として、ニオブ酸リチウム
基板に、電極１１０としての所定の金属薄膜を形成した
バイモルフ基板を用い、補助基板１０２としてガラス基
板を用い、第４の実施の形態で説明したようにして有底
溝１０３と貫通孔１０６を設ける（図１０（ａ、
ｂ））。金属薄膜を形成する工程は、有底溝１０３が設
けられる前の圧電基板１０１に、真空蒸着法を用いて行
い、クロム−金の２層電極を形成する。

【０１０７】そして、第４の実施の形態の場合と同様の
手順で、圧電基板１０１と補助基板１０２を貼り合わせ
る（図１０（ｃ））。

【０１０８】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
５０μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図１０（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有
底溝１０３が設けられていたことによって分離された状
態になる。

【０１０９】この薄層化研磨後、図示していない励振電
極を圧電基板１０１の表面に形成することにより、ニオ
ブ酸リチウムを用いたバイモルフ型圧電センサとするこ
とができる。

【０１１０】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法によれば、上述した第４の実施の形態と
同様の効果を得ることができるとともに、貼り合わせ工
程の前に圧電基板１０１に電極１１０を形成しているた
め、薄層化研磨時にこの電極１１０を用いて圧電基板１
０１の厚みのその場観測をすることができる。これによ
り、厚みの管理がより精密になりさらに高精度な薄層基
板を製造することができる。

【０１１１】なお、薄層化工程の前に第５の実施の形態
の製造方法のように、充填材１０７を充填してもよい。
それにより、第５の実施の形態で説明したように、圧電
基板１０１の薄層化加工後の形状をより平坦にすること
ができる。この場合、研磨中等の厚み確認は、レーザー
等を用いることによって測定することもできる。

【０１１２】（第７の実施の形態）次に、本発明の第７
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図１１および１２
を参照して説明する。

【０１１３】図１１および１２は、本発明の第７の実施
の形態の圧電基板の製造方法として、ＡＴカット水晶基
板を用いた、水晶振動子の製造方法を斜視図で示す工程
図である。

【０１１４】圧電基板１０１として、ＡＴカット水晶基
板を用い（図１１（ａ））、補助基板１０２として、厚
み３００μｍのＡＴカット水晶基板（図１１（ｂ））を
用いた例であるが、まず圧電基板１０１の補助基板１０
２との接合予定面１１１にフッ化アンモニウムによるエ
ッチング加工法を用いて幅４０μｍ深さ１．６μｍの有
底溝１０３を形成する。さらに、図１１（ａ）に示すよ
うに、互いに実質上直交する複数の有底溝１０３によっ
て区切られた各ブロック内の中央部の脇に、有底溝１０
３と実質上同一深さの第２有底溝１１３を４つ形成す
る。第２有底溝１１３は、補助基板１０２との貼り合わ
せ時に発生する応力を緩和する目的で形成されるもので
ある。なお、各ブロックの中央部は励振部になる予定の
部分である。

【０１１５】そして、補助基板１０２に、圧電基板１０
１と貼り合わせたときに圧電基板１０１の励振部、つま
り上述した各ブロックの中央部に相当する部分を取り囲
むように深さ２５０μｍの有底溝１０３を形成する。そ
して、補助基板１０２の有底溝１０３に取り囲まれた内
側に、エッチング加工法により補助基板１０２の接合予
定面１１２から０．１μｍ低くなるように、凸部の接合
防止手段１０８を形成する。つまり、図１１（ｂ）に示
すように、補助基板１０２の各ブロック内は中央部が周
囲より０．１μｍ低くなっている凸部を有する凹部にな
っている。

【０１１６】次に、圧電基板１０１と補助基板１０２と
を、互いの各ブロック同士が重なるように貼り合わせる
（図１１（ｃ））。その貼り合わせの工程には第１の実
施の形態の場合と同様に直接接合法を用い、第１の実施
の形態と同様の方法で基板を洗浄した後、圧電基板１０
１の接合予定面１１１と補助基板１０２の接合予定面１
１２を面接させて、直接接触させて３５０℃で熱処理を
行う。（図１１（ｃ））。なお、直接接合を行っても、
接合防止手段１０８の上面は、補助基板１０２の接合予
定面１１２より低くなっているため圧電基板１０１とは
接合しない。

【０１１７】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
１．６μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図６（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有底
溝１０３が設けられていたことによって分離された状態
になる。

【０１１８】この圧電基板１０１の薄層化研磨後、補助
基板１０２を研磨して、補助基板１０２の有底溝１０３
を取り囲む部分を除去する。この工程では、補助基板１
０２を、圧電基板１０１をベースとして、補助基板１０
２の有底溝１０３の下端まで研磨する（図１１
（ｅ））。有底溝１０３の内側部分は、接合防止手段１
０８が残るだけであるので、簡単に取り除くことがで
き、これにより、補助基板１０２の厚み方向には、圧電
基板１０１に達する開口部が形成されることになる（図
１１（ｆ））。

【０１１９】この後、補助基板１０２にできた開口部を
利用して圧電基板１０１の表裏面に図示していない電極
を形成し、圧電基板１０１に形成した有底溝１０３の位
置に対応する位置に沿って補助基板１０２を切断（図１
２（ａ））することによって、圧電基板１０１の励振部
に有底溝１０３によりできたスリットのある構造の圧電
基板を製造することができる（図１２（ｂ，ｃ））。

【０１２０】この製造方法を用いて水晶振動子を試作し
たところ、発信周波数１ＧＨｚの高周波振動子を容易に
製造することができる。また、周囲にスリットを形成し
た構造としているため、圧電基板１０１を補助基板１０
２と貼り合わせることにより起こる、圧電基板１０１の
特性への影響を最低限に抑えることができ、温度特性の
良好な振動子を製造できる。

【０１２１】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、圧電基板１０１を薄くした
後切断するさいにも割れや欠けを生じさせることがな
い。また、圧電基板１０１上への電極形成やハンドリン
グを容易にすることができる。また、圧電基板１０１の
励振部に対応する補助基板１０２に接合防止手段１０８
を設けているため、その接合防止手段１０８が励振部に
は裏打ち用手段となり、第４の実施の形態で製造する場
合よりもさらに高精度な薄層化加工を行うことが可能と
なる（膨らみ量１／１００以下）。また、第５の実施の
形態では、研磨時の加重などの応力により樹脂などの充
填材１０７の変形がある程度あるが、本実施の形態で
は、励振部の変形は、補助基板１０２の接合予定面１１
２と接合防止手段１０８の上面との差、本実施の形態で
は０．１μｍ以下と極めて小さくなる。

【０１２２】なお、本実施の形態では、接合防止手段１
０８を、補助基板１０２側にエッチング加工法を用いて
形成したが、接合防止手段１０８を圧電基板１０１側に
凸となるように形成しても同様の効果を得ることができ
る。また、圧電基板１０１の励振部を凹状にしてもよ
い。

【０１２３】また、接合防止手段１０８として、圧電基
板１０１あるいは補助基板１０２のどちらか一方にテフ
ロンコーティングなどのパターンを形成し、圧電基板１
０１の励振部と補助基板１０２の凹部が貼り合わされな
いようにしても、同様の効果を得ることができる。

【０１２４】（第８の実施の形態）次に、本発明の第８
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図１３を参照して
説明する。

【０１２５】図１３は、上述した第７の実施の形態の圧
電基板の製造方法の変形例としての圧電基板の製造方法
の工程図である。

【０１２６】圧電基板１０１として、圧電セラミック基
板を用い（図１３（ａ））、補助基板１０２として、厚
み３００μｍのガラス基板（図１３（ｂ））を用いた例
であるが、まず圧電基板１０１の接合予定面１１１にサ
ンドブラスト加工法を用いて幅４０μｍ深さ３０μｍの
有底溝１０３を形成し、圧電基板１０１の励振部に相当
する部分に、接合防止手段１０８として厚み０．０５μ
ｍのアルミ電極に設け、その表面にテフロンコーティン
グを施す。また、上述した第７の実施の形態で説明した
ようにして第２有底溝１１３を形成する。

【０１２７】次に、補助基板１０２に圧電基板１０１の
励振部に相当する部分を取り囲む深さ２５０μｍの有底
溝１０３形成し、その内側に接合防止手段１０８として
エッチング加工法により、接合予定面１１２より０．０
６μｍ低くなるような凸部を形成している。

【０１２８】次に、圧電基板１０１と補助基板１０２と
を、互いの各ブロック同士が重なるように貼り合わせる
（図１３（ｃ））。その貼り合わせの工程には、エポキ
シ樹脂を用い、補助基板１０２の接合予定面１１２にエ
ポキシ樹脂を塗布して圧電基板１０１の接合予定面１１
１と補助基板１０２の接合予定面１１２を面接させ、電
気炉で１５０℃に加熱してエポキシ樹脂の硬化を行い、
貼り合わせを行う。（図１３（ｃ））。なお、圧電基板
１０１と補助基板１０２とを貼り合わせても、補助基板
１０２の接合防止手段１０８の上面は、補助基板１０２
の接合予定面１１２より低くなっているため圧電基板１
０１とは接合しない。

【０１２９】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
３０μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図１３（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有
底溝１０３が設けられていたことによって分離された状
態になる。

【０１３０】この圧電基板１０１の薄層化研磨後、補助
基板１０２を研磨して、補助基板１０２の有底溝１０３
を取り囲む部分を除去する。この工程では、補助基板１
０２を、圧電基板１０１をベースとして、補助基板１０
２の有底溝１０３の下端まで研磨する（図１３
（ｅ））。その結果、有底溝１０３の内側部分は、補助
基板１０２の接合防止手段１０８が残るだけであるの
で、簡単に取り除くことができ、これにより、補助基板
１０２の厚み方向には、圧電基板１０１に達する開口部
が形成されることになる（図１３（ｆ））。

【０１３１】この後、補助基板１０２にできた開口部を
利用して圧電基板１０１の表裏面に図示していない電極
を形成し、圧電基板１０１に形成した有底溝１０３の位
置に沿って補助基板１０２を切断することによって、圧
電基板１０１の励振部に第２有底溝１１３によりできた
スリットのある構造の圧電基板を製造することができ
る。

【０１３２】この製造方法を用いてセラミックフィルタ
ーを試作したところ、圧電基板１０１を補助基板１０２
と貼り合わせることにより起こる特性への影響を最低限
に抑えることができ、特性の劣化の少ないセラミックフ
ィルターを製造することができる。

【０１３３】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、第７の実施の形態で説明し
た効果と同様の効果を得ることができる。また、第７の
実施の形態の場合と比較すると、圧電基板１０１の励振
部に、接合防止手段１０８としてのアルミ電極薄膜およ
びテフロンコーティングを形成するので、励振部には裏
打ち用の補助基板１０２の接合防止手段１０８が存在
し、その接合防止手段１０８と励振部との空隙を非常に
小さくすることが可能となる。その結果、第７の実施の
形態の圧電基板の製造方法よりも、さらに高精度な薄層
化加工を行うことが可能となる。

【０１３４】また、貼り合わせ工程の前に圧電基板１０
１に接合防止手段１０８として金属薄膜を形成している
ため、第６の実施の形態で説明したように、薄層化研磨
時にその金属薄膜を用いて圧電基板１０１の厚みのその
場観測をすることができるという効果を得ることができ
る。これにより、厚みの管理がより精密になる。

【０１３５】（第９の実施の形態）次に、本発明の第９
の実施の形態の圧電基板の製造方法を図１４を参照して
説明する。

【０１３６】図１４は、本発明の第９の実施の形態の圧
電基板の製造方法として、ニオブ酸リチウム基板を用い
た、圧電センサの製造方法を斜視図で示す工程図であ
る。

【０１３７】圧電基板１０１として、ニオブ酸リチウム
基板を用い（図１４（ａ））、補助基板１０２にも圧電
基板１０１と同種の厚み５０μｍのニオブ酸リチウム基
板、（図１４（ｂ））を用いた例であるが、まず圧電基
板１０１の補助基板１０２との接合予定面１１１にプラ
ズマ加工法を用いて幅５０μｍ深さ５０μｍの有底溝１
０３を実質上平行となるように複数形成する。次に、補
助基板１０２に圧電基板１０１の有底溝１０３に相当す
る部分に幅５０μｍの貫通溝１０９をプラズマ加工法を
用いて形成し、櫛状にする。

【０１３８】そして、圧電基板１０１と補助基板１０２
とを、有底溝１０３と貫通溝１０９とが実質上重なるよ
うに、いいかえると圧電基板１０１の接合予定面１１１
と、補助基板１０２の接合予定面１１２とが実質上重な
るように、貼り合わせる（図１４（ｃ））。その貼り合
わせの工程には、第１の実施の形態で説明した直接接合
法を用い、第１の実施の形態と同様の方法で圧電基板１
０１および補助基板１０２を洗浄した後、圧電基板１０
１の接合予定面１１１と補助基板１０２の接合予定面１
１２を面接させて、直接接触させて３００℃で熱処理を
行う。（図１４（ｃ））。

【０１３９】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
５０μｍ等の所要厚みとなるように研磨して薄くする
（図１４（ｄ））。この段階で、圧電基板１０１は、有
底溝１０３が設けられていたことによって分離された状
態になり、補助基板１０２も最初に貫通溝１０９を形成
して各歯を分離した構造としているため、圧電基板１０
１の各部の上に補助基板１０２の各歯の部分が重なるよ
うな構造となる。

【０１４０】この後、圧電基板１０１の加工面１２１と
補助基板１０２の歯の部分とに電極を形成することによ
り、バイモルフ型の多連センサとすることができる。

【０１４１】この製造方法を用いて多連センサを試作し
たところ、多連化することにより誤動作の非常に少ない
センサを容易に製造することができる。また、本実施の
形態において、圧電基板１０１の有底溝１０３と、対応
する補助基板１０２の貫通孔１０９の構造を変化させる
ことにより、センサ部の長さを場所により変化させれ
ば、周波数感度幅の非常に広いセンサあるいは非常に狭
い周波数感度を有するセンサを容易に製造することがで
きる。

【０１４２】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、圧電基板１０１を薄くする
さい割れや欠けを生じさせず、また、圧電基板１０１上
への電極形成やハンドリングなどを容易にすることがで
きる。

【０１４３】また、圧電基板１０１に有底溝１０３を形
成し、補助基板１０２に貫通溝１０９を形成した後に薄
層化加工を行い、その加工と同時に圧電基板１０１が分
離して、多連素子ができる構造としているため、薄層化
加工終了直前まで有底溝１０３の底部が圧電基板１０１
の加工面１２１に現れない。そのため、有底溝１０３部
分での素子の欠けなどによる圧電基板１０１の表面（加
工面１２１）への傷の発生などを防止することができ、
加工終了後に個々の素子に分離する工程がいらないた
め、素子の歩留まりが向上する。

【０１４４】なお、上述した第９の実施の形態では、圧
電基板１０１と補助基板１０２とを直接接合法を用いて
貼り合わせるとしたが、接着剤を用いて貼り合わせても
よい。圧電基板１０１には有底溝１０３が形成されてい
るので、接着剤を用いて貼り合わせた場合でも、余分な
接着剤やゴミなどの不純物が有底溝１０３内に流れ込
み、圧電基板１０１と補助基板１０２をより高精度に貼
り合わせることが可能となり、加工精度の向上につなが
る。

【０１４５】また、上述した第９の実施の形態では、圧
電基板１０１に有底溝１０３を形成するさい、また補助
基板１０２に貫通孔１０９を形成するさい、プラズマ加
工法を用いるとしたが、同様の効果が得られる加工であ
れば、例えばサンドブラスト法やエッチング法などを用
いてもよい。同様に、上述した第９の実施の形態では、
圧電基板１０１を薄くするさい、研磨機を用いるとした
が、同様の効果が得られる加工であれば、例えば研削や
エッチングなどの方法を用いてもよい。

【０１４６】（第１０の実施の形態）次に、本発明の第
１０の実施の形態の圧電基板の製造方法を図１５を参照
して説明する。

【０１４７】図１５は、上述した第９の実施の形態の圧
電基板の製造方法の変形例としての圧電基板の製造方法
の工程図である。

【０１４８】圧電基板１０１としてセラミック基板を用
い（図１５（ａ））、上述した第２の実施の形態で説明
した加工ストップ材１０４としてステンレス３０４基板
を用い（図１５（ｂ））、補助基板１０２として加工ス
トップ材１０４と同種のステンレス３０４基板を用いた
例である（図１５（ｃ））。まず圧電基板１０１の補助
基板１０２との接合予定面１１１にダイシングソーを用
いて幅８０μｍ深さ１０μｍの有底溝１０３を、実質上
平行となるように複数形成し、次に補助基板１０２に圧
電基板１０１の有底溝１０３に相当する部分に幅８０μ
ｍの貫通孔１０９をエッチング法を用いて形成する。

【０１４９】そして、上述した第２の実施の形態で説明
したように、まず補助基板１０２の接合予定面１１２に
加工ストップ材１０４をエポキシ樹脂を用いて貼り合わ
せ、その後に、同じくエポキシ樹脂を用いて、上述した
第９の実施の形態で説明したようにして圧電基板１０１
の接合予定面１１１を、補助基板１０２の接合予定面１
１２と面接させて１３０℃で熱処理を行い、圧電基板１
０１と補助基板１０２とを貼り合わせる（図１５
（ｄ））。

【０１５０】その後、補助基板１０２をベースとして、
貼り合わせた圧電基板１０１の加工面１２１から、圧電
基板１０１を、有底溝１０３の底部を取り除き、例えば
１０μｍ等の所要厚みとなるように、加工ストップ材１
０４の面に到達するまで研磨して薄くする。この段階
で、圧電基板１０１は、有底溝１０３が設けられていた
ことによって分離された状態になり、補助基板１０２も
最初に貫通孔１０９を形成して各凸部を分離した構造と
しているため、圧電基板１０１の各部の上に補助基板１
０２の各凸部が重なるような構造となる。

【０１５１】この後、圧電基板１０１の加工面１２１に
電極を形成することにより、バイモルフ型の多連センサ
とすることができる（裏面電極はステンレス基板により
代用）。

【０１５２】この製造方法を用いて多連アクチュエータ
を試作したところ、多連化されたアクチュエータで、さ
らには素子の分離が有底溝１０３と貫通孔１０９により
完全におこなわれているため、圧電基板１０１の周囲の
一部を固定したアクチュエータよりも、より大きな変位
を得ることが可能である。また、非常に狭い間隔でアク
チュエータを配置することが可能である。

【０１５３】以上説明したように、本実施の形態の圧電
基板の製造方法を用いれば、第９の実施の形態で説明し
た効果と同様の効果を得ることができる。

【０１５４】また、第９の実施の形態と比較すると、加
工ストップ材１０４を用いているため、第２の実施の形
態で説明したように圧電基板１０１を所要厚みへ薄くす
る薄層化の加工が容易となり、さらに高精度な加工が可
能となる。

【０１５５】さらに、第１０の実施の形態の製造方法を
用いて多連センサやアクチュエータを製造する場合、素
子の間隔を容易に狭くすることが可能である。

【０１５６】なお、本実施の形態では、圧電基板１０１
の表面に電極を形成し、裏面の補助基板１０２であるス
テンレス基板を他方の電極として用いて多連アクチュエ
ータを製造するとしたが、電極の構成を変えることによ
り、多連アクチュエータの場合と同様、高精度な多連セ
ンサやフィルタなどを製造することも可能である。

【０１５７】また、上述した第１０の実施の形態では、
圧電基板１０１に有底溝１０３を形成するさい、ダイシ
ングソーを用いるとしたが、同様の効果が得られる加工
であれば、例えばプラズマ加工法やエッチング法などを
用いてもよい。同様に、上述した第１０の実施の形態で
は、圧電基板１０１を薄くするさい、研磨機を用いると
したが、同様の効果が得られる加工であれば、例えば研
削やエッチングなどの方法を用いてもよい。

【０１５８】また、本実施の形態では、加工ストップ材
１０４として圧電基板１０１よりも加工速度の遅いステ
ンレス基板を用いるとしたが、加工ストップ材１０４
は、加工速度が圧電基板１０１と同等あるいは速い基板
でも、圧電基板１０１単体で加工しているときの加工速
度と加工ストップ材１０４面に到達したときの加工速度
に差が出るようであれば、他の基板を用いても可能であ
る。

【０１５９】また、本実施の形態では、補助基板１０２
に加工ストップ材１０４を貼り合わせるとしたが、補助
基板１０２にエッチングなどの加工法を用いて、所要厚
みの段差を設けても同様の効果を得ることができる。

【０１６０】また、加工ストップ材１０４は、圧電基板
１０１を所要厚みに加工した後に補助基板１０２から取
り外すことにより、複数回用いることも可能であり、製
造コストの低減および製造バラツキの低減を行うことも
できる。

【０１６１】また、上述した加工ストップ材１０４は、
第２および第１０の実施の形態の製造方法にのみ使用さ
れるとしたが、その他の実施の形態の製造方法に用いて
もよい。

【０１６２】また、上述した実施の形態では、圧電基板
１０１として水晶基板、ニオブ酸リチウム基板、タンタ
ル酸リチウム基板等の単結晶基板や、その他の圧電セラ
ミック基板などが使用されるとしたが、圧電基板１０１
としてホウ酸リチウム基板やランガサイト基板の単結晶
基板が使用されてもよい。

【０１６３】さらに、上述したように、補助基板１０２
は、圧電基板１０１を支持して補強するものであり、こ
の補助基板１０２と圧電基板１０１の組み合わせを調整
することにより、上述したように、圧電体構造をバイモ
ルフ構造や、ユニモルフ構造などの構造体に形成した
り、直接接合等を用いた高精度な貼り合わせが可能とな
る。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明は、割れや欠けを生じることなく、圧電デバイス
に必要とされる平面度、平行度、表面粗さを保持しなが
ら、所定の厚さに圧電基板を薄層化加工する圧電基板の
製造方法を提供することができる。

【０１６５】また、本発明は、多数の薄い圧電素子を歩
留まり良く生産することができる圧電基板の製造方法を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の前半部

【図２】本発明の第１の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の後半部

【図３】本発明の第２の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図

【図４】本発明の第３の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の前半部

【図５】本発明の第３の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の後半部

【図６】本発明の第４の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の前半部

【図７】本発明の第４の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図の後半部

【図８】本発明の第４の実施の形態の圧電基板の製造方
法によって製造された圧電基板の断面図

【図９】本発明の第５の実施の形態の圧電基板の製造方
法を示した工程図

【図１０】本発明の第６の実施の形態の圧電基板の製造
方法を示した工程図

【図１１】本発明の第７の実施の形態の圧電基板の製造
方法を示した工程図の前半部

【図１２】本発明の第７の実施の形態の圧電基板の製造
方法を示した工程図の後半部

【図１３】本発明の第８の実施の形態の圧電基板の製造
方法を示した工程図

【図１４】本発明の第９の実施の形態の圧電基板の製造
方法を示した工程図

【図１５】本発明の第１０の実施の形態の圧電基板の製
造方法を示した工程図

【図１６】従来の水晶振動子の斜視図

【図１７】従来の圧電アクチュエータや圧電センサの構
成図

【符号の説明】

１０１ 圧電基板 １０２ 補助基板 １０３ 有底溝 １０４ 加工ストップ材 １０５ 凹部 １０６ 貫通孔 １０７ 充填材 １０８ 接合防止手段 １０９ 貫通孔 １１０ 電極 １１１ 圧電基板１０１の接合予定面 １１２ 補助基板１０２の接合予定面 １１３ 第２有底溝 １２１ 加工面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡野 祐幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 冨田 佳宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 川▲さき▼ 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5J108 MM08

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定の深さの相対的凹部を有する圧電基
   板材と、所定の補助基板とを用意し、 前記圧電基板材の前記相対的凹部が設けられている相対
   的凹部形成面と、前記補助基板の貼り合わせ面とを貼り
   合わせ、 前記圧電基板材の前記相対的凹部形成面の反対側の表面
   から、前記圧電基板材を、前記相対的凹部の少なくとも
   底部を取り除き、所定の厚みになるように薄くすること
   を特徴とする圧電基板の製造方法。
2. 【請求項２】 前記補助基板は、前記貼り合わせ面の所
   定の部分に所定の深さの凹部を有するものであり、その
   凹部を取り囲む凸部と前記相対的凹部形成面とを貼り合
   わせることを特徴とする請求項１記載の圧電基板の製造
   方法。
3. 【請求項３】 前記補助基板は、開口部を有するもので
   あることを特徴とする請求項１記載の圧電基板の製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記圧電基板材と前記補助基板とを貼り
   合わせた後に、前記補助基板の開口部および前記圧電基
   板材の相対的凹部の全部または一部に、所定の充填材を
   充填し、前記圧電基板材を薄くした後に、前記充填材を
   除去することを特徴とする請求項３記載の圧電基板の製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記圧電基板材と前記補助基板とを貼り
   合わせる前に、前記圧電基板材の相対的凸部の上面に、
   所定の金属薄膜を形成しておくことを特徴とする請求項
   １記載の圧電基板の製造方法。
6. 【請求項６】 前記補助基板は、前記貼り合わせ面の所
   定の部分に所定の深さの凹部を有するものであって、か
   つその凹部の中央部に前記深さより低い凸部を有するも
   のであり、前記補助基板の凹部を取り囲む凸部と前記相
   対的凹部形成面とを貼り合わせることを特徴とする請求
   項１記載の圧電基板の製造方法。
7. 【請求項７】 前記圧電基板材は、相対的凸部の、前記
   補助基板の前記凹部の中央部に形成されている前記凸部
   の位置に対応する位置に、所定の金属薄膜が形成された
   ものであることを特徴とする請求項６記載の圧電基板の
   製造方法。
8. 【請求項８】 前記補助基板は櫛状のものであって、そ
   れぞれの前記櫛の歯は、前記圧電基板材の相対的凸部に
   対応する位置に形成されており、 前記圧電基板材の相対的凸部と、対応する前記補助基板
   の櫛の歯とが実質上重なるように、前記圧電基板材と前
   記補助基板とを貼り合わせることを特徴とする請求項１
   記載の圧電基板の製造方法。
9. 【請求項９】 所定の厚さを有し、前記圧電基板材を薄
   くするさいの前記圧電基板材の薄さの程度を調整するた
   めの薄さ調整部材をさらに用意し、 前記圧電基板材を薄くする前に、前記薄さ調整部材を、
   前記圧電基板材と前記補助基板との貼り合わせ面であっ
   て、前記圧電基板材と前記補助基板とを貼り合わせた部
   分以外の部分に設け、 前記圧電基板材を薄くするさい、前記薄さ調整部材を利
   用することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記
   載の圧電基板の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記薄さ調整部材は、前記圧電基板よ
    り加工速度の遅いものであることを特徴とする請求項９
    記載の圧電基板の製造方法。
11. 【請求項１１】 前記圧電基板材と前記補助基板との貼
    り合わせを、直接接合により行うことを特徴とする請求
    項１から１０のいずれかに記載の圧電基板の製造方法。
12. 【請求項１２】 前記圧電基板材の相対的凸部には、前
    記圧電基板材の相対的凹部の深さと実質上同一の深さの
    第２凹部が形成されていることを特徴とする請求項１か
    ら１１のいずれかに記載の圧電基板の製造方法。
13. 【請求項１３】 前記圧電基板材を薄くした後、その圧
    電基板材の相対的凹部に対応する位置で、前記補助基板
    を切断することを特徴とする請求項１から１２のいずれ
    かに記載の圧電基板の製造方法。