JP2000317816A - Piezoelectric element and machining method therefor - Google Patents

Piezoelectric element and machining method therefor

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JP2000317816A
JP2000317816A JP29755098A JP29755098A JP2000317816A JP 2000317816 A JP2000317816 A JP 2000317816A JP 29755098 A JP29755098 A JP 29755098A JP 29755098 A JP29755098 A JP 29755098A JP 2000317816 A JP2000317816 A JP 2000317816A
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polishing
polished
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processing aid
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JP29755098A
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Yoshiaki Nagaura
善昭 長浦
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  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a vibrator thinner than the thickness of manufacturing limit or a lens-shaped lamina upper curved surface by installing a material to be polished equal to or a little lower than the height of projection from the upper surface of a first machining assisting tool upper surface of a second machining assisting tool fitted in a ring-shaped or quadrangular groove or stepped part of the upper surface of the first machining assisting tool. SOLUTION: A second cylindrical machining assisting tool 19 a little higher than the depth of a ring-shaped or quadrangular groove or stepped part 12 formed on the upper surface of a first machining assisting tool 11 is fitted in the inside of the first machining assisting tool 11, a quartz plate 13 which is equal to or a little lower or higher than the height of projection from the first machining assisting tool 11 is installed, and the quartz plate 13, the second machining assisting tool 19 and the back face where the ring-shaped or stepped part 12 is formed are polished by lapping plates 17, 18. Cemented carbide or iron harder than the quartz plate 13 is used to manufacture the second machining assisting tool 19, and a polishing agent such as cerium oxide or the like is used, whereby a smooth line of a concave lens shape can be formed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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、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。
The present invention relates to barium titanate, quartz, lithium niobate or potassium niobate used for an acceleration sensor or an angular velocity sensor.
The present invention relates to a processing tool and a processing method for processing a piezoelectric element such as another single crystal, a piezoelectric ceramic, or another ceramic, an optical lens, or another substance.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art Quartz resonators, which are a type of piezoelectric element, are used for clock generation of microcomputers for general-purpose computers, OA information equipment, and home appliances, as well as oscillation sources of the reference frequency of communication equipment and measurement equipment. Although it is diverse,
In order to improve the performance of information processing and transmission, it is required to reduce the thickness of a vibrator and increase its natural vibration frequency. In order to obtain a high-quality vibrator, it has been proposed to finish it into a lens shape, and it has been used in a relatively low frequency range.

【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
27.8μm(=60MHz)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。
[0003] However, as a problem in reducing the thickness of the vibrator, there is currently a limit of production of 27.8 μm (= 60 MHz) in the production method using a double-sided lapping machine. Also, when the vibrator is finished in a lens shape, it is very difficult to create a curved surface on a thin section, and there has been no example manufactured so far.

【0004】[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、圧電素子及びその加工方法を提供するこ
とである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a piezoelectric element and a method for processing the same, which are thinner than the manufacturing limit, which has been conventionally difficult.

【0005】[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、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。
In order to solve the above-mentioned problems, a method of processing a piezoelectric element according to the present invention is directed to a method of manufacturing a piezoelectric element, comprising: In, to form a groove or a step of a ring shape or a square shape or other shape, and a little higher than the depth of the groove or the step, a cylindrical or other shape, glass or,
A second working aid made of super steel or iron or other material is fitted into the groove or the step, and the second working aid protrudes from the upper surface of the first working aid. The same as the height, or slightly lower than the protruding height, or high disk-shaped or other shape, the piezoelectric element polished object is installed, the piezoelectric element polished object, on the lower surface, the lower An extremely thin workpiece is polished by using two upper and lower wrapping plates of an upper wrapping plate on the lapping plate and the first processing aid.

【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
磨物を置くだけでも十分である。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、澱
粉糊又は、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。
[0006] As a method of fixing the first processing aid to the disk-shaped or other object to be polished, a circular shape formed on the upper surface of the first processing aid, or another method. A liquid of a viscous substance (for example, a substance such as a surfactant) is put into a groove or a step having a shape of the above, and the piezoelectric element to be polished so that the periphery of the lower surface of the piezoelectric element to be polished adheres to the liquid. By placing on the first processing aid and using the surface tension of the liquid or by freezing,
On the upper surface of the first processing aid, placed, on the hydrophilic thin plate impregnated with water, place the object to be polished piezoelectric element,
Using the surface tension of water included in the hydrophilic thin plate, or forming a plurality of holes in the first processing aid, syrup, honey, adhesive bond or grease, etc. in these holes Alternatively, a method of filling the lower surface of the object to be polished with the viscous substance by filling the viscous substance or another adhesive (for example, a rubber-based adhesive) with the viscous substance may be adopted. It is sufficient to place the object to be polished on the piezoelectric element on the processing aid. In addition, glass or
Fixing the first processing aid and the second processing aid made of super steel, iron, or other metal using rosin, starch glue, or other adhesives Although it can be used, there is a case where it is not necessary to use it fixedly.

【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。
In the piezoelectric element of the present invention, a pressure receiving surface made of a material having a piezoelectric effect, such as quartz, barium titanate, lithium niobate, or other ceramics, is formed at the center of the cylinder. A pair of electrodes is formed on the pressure receiving surface. The cylinder and the pressure receiving surface can be made of an integral material having a piezoelectric effect.

【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。
Further, the method for processing a piezoelectric element according to the present invention comprises:
Made of a material having a piezoelectric effect, from both ends of the round bar, respectively, using a grinding means, punch a cylindrical hole, at the center of the round bar, to form a pressure receiving surface of a predetermined thickness, the A pair of electrodes is provided on the pressure receiving surface to convert external air vibration into an amplified electric signal.
The grinding means forms a groove on the surface of the barrel-shaped grindstone, and by injecting compressed air or liquid into the groove, the grindstone is rotated, or using other mechanical means,
The barrel-shaped whetstone may be rotated. A barrel-shaped grindstone can also be formed using a steel ball close to a true sphere.

【0009】[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。
Embodiments of the present invention will be described below. The present inventor has developed a new processing method classified as a grinding method, and has a 9 μm-thick uniconvex lens shape (Pl).
(ano-convex type) Quartz vibrator was successfully manufactured. Further, for the purpose of improving the performance of the crystal resonator, the relationship between the thickness and the electrical characteristics of the resonator having a thickness of 500 μm or less was investigated.

【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。
[0010] Since quartz is a hard and brittle material, it has been considered that applicable processing methods are limited to mechanical lapping or chemical etching. Therefore, the grinding method is hardly used for processing the high frequency crystal resonator.

【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。
As shown in FIG. 1, the grinding method developed by the present inventor is a method using a ball grinding stone 1 in which diamond abrasive grains are electrodeposited on steel balls. That is, a quartz plate 4 is attached on a cylindrical magnet 3 attached to a main shaft 2 of an ultra-precision lathe, and a tool holder 6 provided with a seat on which a ball rides is attached to a tip of a grinding spindle 5. When this is brought close to the cylindrical magnet 3, the steel ball is attracted and held by the tool holder 6 by magnetic induction. Since the tool holder 6 is smaller than the diameter of the cylindrical magnet 3, the magnetic flux density is smaller than that between the ball grinding wheel 1 and the cylindrical magnet 3.
The space between the ball grinding wheel 1 and the tool holder 6 is larger. For this reason, the ball grindstone 1 is strongly sucked into the tool holder 6, and does not come off even when rotated at a high speed, and is strongly integrated.

【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。
The steel balls are electrodeposited and fixed with diamond abrasive grains to form the ball grinding stone 1. Since the steel balls are held by the magnetic force in the cylindrical tool holder 6, they are easily formed. The whetstone can be replaced. Moreover, since the steel balls are held by using the cylindrical tool holder 6 and the high-precision steel balls, the work of centering the grindstone 1 which is necessary at the time of replacement is unnecessary. It has a feature that the ball grindstone 1 used for the rough processing and the finishing processing can be quickly replaced. Since the movement of the ball grinding wheel 1 is controlled by the NC device, a curved surface can be created. Ball whetstone 1 made of steel balls used for ball bearings, etc.
The diameter of the diamond abrasive grains 57 to be electrodeposited and fixed is, for example, 30 μm used for rough machining, 16 μm used for medium finishing, and 4 μm used for finishing. In the case of, the diameters of the ball grinding stones 1 are different from each other by the diameter of the diamond abrasive grains 57. If the diameters of the diamond abrasive grains 57 are different,
When the ball grinding stone 1 is attracted to and held by the cylindrical tool holder 6 using the magnetic induction of the cylindrical magnet 3 on the main shaft 2 side, the diameter of the diamond abrasive grains 57 differs by the amount corresponding to each other. The center point of the ball grindstone 1 held by the tool holder 6 by magnetic force moves in the vertical direction. As a solution to this problem, as shown in FIG. 1B, the ball whetstone 1 is held by the tool holder 6.
If only the area of the holding portion 56 of the ball grindstone 1 is not fixed to the diamond grindstone 57 by electrodeposition and the ball grindstone 1 is used, as shown in FIG. Regardless of the thickness, the center axes of the vertical and horizontal χ and γ axes, particularly the vertical χ axis of the ball grinding wheel 1 are always fixed, so that the ball grinding wheel 1 for rough finishing can be used.
Even if the ball grinding stone 1 for the intermediate finishing and the ball grinding stone 1 for the finishing are exchanged for the ball grinding stone 1 for the finishing, respectively, χ, γ
As shown in FIG. 1C, the axis does not always change, so that the replacement of the ball grindstone 1 is facilitated.

【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。
The present inventor has used this processing method to obtain FIG.
As shown in (a), the Plano-convex type processing in which the holding portion 51 and the groove 52 were integrally formed was successfully performed. The curve connecting the holding portion 51 and the groove 52 is called a smooth line 53. As shown in FIG. 2 (b), the shape of the quartz crystal disk was ground at 25 μm.
The lens shape has a radius of curvature of 3 mm and a shape error of 0.1 μm or less. Heretofore, it has been considered that a crystal resonator having this shape is likely to be accompanied by sub-vibration, and cannot exhibit sufficient performance. However, as is apparent from FIG. 2C, the reactance frequency characteristic draws a sharp resonance curve and does not involve any sub-vibration, so that it is understood that it is almost ideal as a crystal resonator.

【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。
An attempt was made to produce a thinner crystal resonator, and a crystal resonator having a thickness of 9 μm and a radius of curvature of 200 mm was successfully processed. The surface was further removed by about 0.5 μm by polishing with cerium oxide, and as a result, FIG.
An element as shown in (a) was obtained. As shown in FIG. 3B, the reactance frequency characteristics of the resonance curve lack a little sharpness, suggesting that Q is slightly smaller than that of the crystal resonator of FIG. Is not accompanied at all. As a cause of the lack of sharpness of the resonance curve, it is expected that damage due to processing is inherent below the surface of the crystal unit, and the thickness of the crystal unit is reduced,
This is probably because the ratio of the thickness of the damaged layer was relatively increased. However, the characteristics can be improved by removing the damaged layer by an etching method.

【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。
Next, under the condition that the radius of curvature of the Plano-convex type is 30 mm and the thickness of the lens portion is
Tried to increase. Until it reaches a thickness of 125 μm
A sharp resonance curve without secondary vibration similar to FIG. 2 was maintained. However, beyond that, a phenomenon appeared with accompanying or no vibration.

【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(Inverted m
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Inverted mesa
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
erted mesa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。
On the other hand, as shown in FIG. 4 (a), the thickness of the vibrating portion is 27 μm in a planar shape (Inverted m).
esa type) was also manufactured. P with similar resonance frequency
Compared to the lan-convex type, as shown in FIG. 4B, it can be seen that although the electrical characteristics are somewhat inferior, there is no accompanying secondary vibration. Further Inverted Mesa
When the thickness of the flat part of the mold is increased, the thickness becomes 30 μm
Beyond, a phenomenon that did not cause vibration appeared. Inv
In the erted mesa type, the radius of curvature of the lens portion is
It is considered to be an infinite Plano-convex type, and it can be said that this type of crystal resonator having a ring support has a region exhibiting good vibration characteristics and a region which cannot vibrate due to the thickness and curvature of the vibrating portion.

【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。
The following conclusions have been obtained by the method of the present invention. Until now, it has been considered that a favorable quartz-crystal vibrator without a sub-vibration cannot be obtained unless the shape is a Bi-convex type. However, even in the Plano-convex type, when a ring support is provided and the thickness is reduced to about 30 μm,
It has been found that a crystal resonator having ideal reactance frequency characteristics without secondary vibration can be obtained.

【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。
As described above, a result is obtained in which the performance of the quartz resonator can be expected to be improved in a thin region. But,
It was also found that when the thickness exceeds 125 μm, sub-vibration occurs or the vibration stops.

【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。
The present inventor has been studying a processing method for reducing the thickness of the crystal unit as much as possible. 5 and 6 show that the diameter and thickness of the polish point are 5 mm, 76.7 μm and 10 mm, respectively.
FIG. 9 shows a reactance frequency characteristic in the case of 0 μm. According to this, it is understood that the sub-vibration exists near the frequency of the main vibration. FIG. 7 shows the reactance frequency characteristics of a crystal resonator having a thickness of 33 μm.
No sub-vibration exists in the frequency range of 5 MHz.
As shown in FIG. 8, a complicated sub-vibration is observed in a frequency region separated by about 6 MHz. FIG. 9 shows that the thickness is 31 μm.
This shows the reactance frequency characteristics of the crystal resonator of the above. There is no sub-vibration in the ± 5 MHz region of the main vibration. However, as shown in FIG. , About 8 MHz apart. From this, it can be seen that the sub-vibration departs from the frequency of the main vibration as the thickness of the crystal resonator decreases.

【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、厚さが5μm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、容易に、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。
FIGS. 11 to 19 show an apparatus for processing an ultra-thin quartz crystal unit. In this processing equipment,
As shown in FIG. 11, on the upper surface of the first processing aid 11,
A groove or step 12 having a ring shape or a square shape or another shape is formed, and as shown in FIG. 12, a cylindrical shape or a slightly higher depth than the depth of the ring or other shape groove or step 12 is formed. A second processing aid 19 having a shape is fitted therein, and as shown in FIG.
The second processing aid 19 is fitted into the inside of the disk-shaped member, and a disk-shaped or slightly higher or slightly higher than the projection height (for example, 40 μm) from the first processing auxiliary tool 11 or A piezoelectric element to be polished in another shape, in this example, a quartz plate 13 is provided. Further, as another processing order, the following is more preferable because the distortion generated at the stage of processing the quartz plate 13 is corrected. Before placing the quartz plate 13 on the first processing aid 11, as a pretreatment, a metal such as gold or silver or aluminum is vapor-deposited on one surface of the quartz plate 13, After forming a metal coating on one side of the plate 13 or using other means, the one side of the quartz plate 13 is subjected to a surface treatment so that the front and back surfaces of the quartz plate 13 can be distinguished. For example,
When an extremely thin metal coating is formed, the crystal plate 13 is placed on the first processing aid 11 with the surface on which the metal coating is formed facing downward, and The thickness of
For example, if both sides are polished and the thickness is 40 μm,
Even at the stage of polishing to a thickness of about 20 μm, considerable distortion occurs on the polished surface of the quartz plate 13.
In order to remove this distortion, at this stage, the processing aid formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19, and the quartz plate being processed, 13 is taken out from the double-side polishing machine, washed well, and the surface of the metal film formed on the surface of the quartz plate 13 is turned up again. The quartz plate 13 having a thickness of 5 μm or less, which is a final target, is polished from the surface where the quartz plate 13 is placed on the surface of the processing aid 1 and is coated with a metal. Can be easily polished, and at the same time, the crystal plate 13 can be polished.
Is polished from both sides.
3, the generation of distortion generated by polishing from one side can be suppressed to a minimum,
Extremely thin, quartz plate 1 without changing the characteristics of quartz
3 can be polished. By the way, when the deposition is performed by using gold, the thickness of the deposition layer is 100 ° (angstrom) to 200 °, and the deposition layer can be formed uniformly on one surface of the quartz plate 13. Because you can
The thickness of the vapor deposition layer itself is a thickness that does not matter as compared with the thickness of the quartz plate 13 to be polished. By depositing a metal such as gold on one side of the crystal plate 13, even if the crystal plate 13 is processed halfway, the crystal mixed in the polishing agent such as cerium oxide. The plate 13 is easily separated from the crystal plate 13 by easily washing the abrasive and the crystal plate 13 with water.
Can be taken out.

【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の特徴が低下
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1
3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11’と水晶板13とを固着
することができる。
The quartz plate 13 and the upper surface of the first processing aid 11 are usually fixed with an adhesive or polished without using an adhesive. Using an agent, on the upper surface of the first processing aid 11, on the entire surface,
When the adhesive is applied and attached, in the case of a thin plate (for example, a thickness of 10 μm) or a quartz plate, the quartz plate 13 receives a strong external stress due to a contraction force when the adhesive hardens. As a result, the characteristics of the crystal plate 13 are reduced due to the distortion, and the characteristics of the crystal plate 13 are lost. Therefore, it is not possible to apply an adhesive to the entire lower surface of the crystal plate 13 to perform bonding. Can not. Therefore, as shown in FIG. 14, a circular or other shape formed on the upper surface of the first processing aid 11 ', pure water is put in the groove 14, or rosin or other adhesive is applied. Put the crystal plate 1 in this pure water
3, the crystal plate 13 is placed so that the periphery of the lower surface is in close contact, and the surface tension of water is used, or water is frozen, or rosin or other adhesive is used. 1
The first processing aid 11 'and the crystal plate 13 are fixed using a part of only the outer peripheral portion of the groove 14, which has a circular or other shape formed on the upper surface of the processing aid 11'. can do.

【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。
As another example, a first processing aid 11 "having a first structure having a shape as shown in FIG.
Processing aid 1 formed using the processing aid 19 of FIG.
Using a processing aid 11 "having a 1" structure, the quartz plate 1
3 can also be polished.

【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。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。
Further, as another example, as shown in FIG. 17, a plurality of holes 16 are formed in the first processing aid 11, and two or three holes 16 are appropriate. This hole 16
By filling a viscous substance such as starch syrup, honey, an adhesive bond or grease or other adhesive, the lower surface of the quartz plate 13 is brought into close contact with the viscous substance, and the first processing aid 11 and The crystal plate 13 is spotted and fixed only by the area of the hole 16. Note that the arrangement of the holes 16 is as shown in FIG.
As shown in FIG.
As shown in (b), they may be arranged concentrically, but are not limited to these examples. Also, using the hole 16 formed in the first processing aid 11, the first processing aid 11 and the quartz plate 13 are separated by using the area of the area of the hole 16, In the case where the first processing aid 11 and the crystal plate 13 are spotted and fixed to only a part, the second processing aid 19 may not be used.

【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。
The first processing aid 11 described above is connected to the first processing aid 11 shown in FIG.
As shown in (a), the upper wrapping plate 18
The upper and lower two wrapping plates of the lower wrapping plate 17 are used.
Quartz and cylindrical or other shapes are processed, the upper lapping plate 18 is formed with a ring or square or other shape groove or step 12, the back surface is polished, and a double-side polishing machine is used. Polishing extremely thin workpieces. Further, the first processing aid 11 is manufactured by using a metal such as super steel or iron or a glass, which is difficult to be polished, and the second processing aid is made of glass or
When made using metal such as steel or iron, the upper wrapping plate 18 made of metal such as iron
Polished the first processing aid 11 made of iron or the like, and the lower lapping plate 17 is made of a second processing aid 19 made of metal such as glass or super steel or iron. The quartz plate 13 is processed, or FIG.
As shown in FIG. 16A, the second processing aid 19 and the quartz plate 13 are arranged in a state opposite to the means described with reference to FIG. The tool 19 and the quartz plate 13 may be polished, and the first processing aid 11 may be polished using the lower lapping plate 17.

【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。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19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、アルミナ、GC又は、ダイ
ヤモンド又は、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、加工補助具の研磨加工を、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、凹レンズ形状の、水晶板13
の出来上がりの、寸法図は、図26に示している、水晶
板13と同じような形状で、保持部分51と、スムーズ
ライン53を形成しているので、水晶振動子の特性とし
ては、図2、図3及び図4にて、説明している場合と同
じように、水晶振動子としては、理想的な、特性を発揮
する形状となっている。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11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、凹凸又は、凹凸に類似の、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26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。
FIGS. 18 and 19 show the state of FIG.
3, a quartz plate 13 formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19 and formed by polishing using the processing aid, The figure shows a polished shape. The reason why the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 18 is different from the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 19 is as follows.
The processing aid is manufactured using a material different from the material used for manufacturing the processing aid 19 of FIG. 19 and the material forming the second processing aid 19 shown in FIG. That's why. Second processing aid 19 shown in FIG.
The second processing aid 19 is formed by using a hard glass made of quartz and having substantially the same hardness as the quartz plate 13.
19, the second processing aid 19 shown in FIG. 19 is made of plastics or hard metal which is harder to grind than the quartz plate 13. The second processing aid 19 is manufactured by using super steel, iron, or the like. However, it is a condition that cerium oxide, alumina, GC, diamond, or another abrasive is used as the abrasive. The reason is that when an abrasive such as cerium oxide is used, the quartz plate 13 and the hard glass are made of the same quartz, and therefore, when cerium oxide is used, both can be polished well. However, metals such as super steel or iron can hardly be polished using cerium oxide. However, when an abrasive such as cerium oxide is used, the quartz plate 13 can be polished well. This is because the processing can be performed, and the polishing of the processing aid made of a metal such as super steel or iron can be delayed more than the polishing of the crystal plate 13. This difference is the reason why the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. 18 is different from the shape of the quartz plate 13 shown in FIG. The concave lens-shaped quartz plate 13 shown in FIG.
The finished dimensional diagram has the same shape as the quartz plate 13 shown in FIG. 26 and has the holding portion 51 and the smooth line 53. Therefore, the characteristics of the quartz oscillator are as shown in FIG. 3 and FIG. 4, as in the case described above, the crystal resonator has a shape that exhibits ideal characteristics. Another important point in performing the above-mentioned polishing process is that when performing the polishing process, usually, both sides are covered with a suede or a nonwoven fabric (hereinafter, referred to as a suede), and the wrapping plates 17 and 18 are attached. In the case of manufacturing a concave lens-shaped quartz plate 13 shown in FIG. 19, for example, a lapping plate made of a metal plate such as iron on one side is used. 17 using a suede wrapping plate 18
As shown in FIG. 16 (b), the upper lapping plate 18 is sueded by polishing, and the lower lapping plate 17 is made of a metal such as iron. By using a lapping plate 17 made of a plate and polishing it, the back surface of the first processing aid 11 made of a metal such as super steel or iron can be made of a metal plate. Polishing using the wrapping plate 17
Since the conditions are satisfied, the hardness of the metal plate forming the wrapping plate 17 and the hardness of the metal forming the first processing aid 11 are substantially equal to each other, so that the first processing is performed. The back surface of the auxiliary tool 11 is a condition that is as difficult as possible to be polished. Accuracy can be easily increased. Further, another important point is that the suede on the upper wrapping plate 18 is formed with undulations or undulations similar to the undulations.
Polishing using a suede is also an important condition in manufacturing the quartz plate 13 having a concave lens shape. In addition, by using a double-side polishing machine, the quartz plate 13 having the shape shown in FIG. 26 can be polished, so that the reproducibility or accuracy of the finished quartz plate 13 is extremely high. There is also an advantage that a large amount of precision quartz plates 13 can be produced at low cost.

【0026】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、片面研磨加工機械を使用しても、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。
Although not shown in the drawings, the above-described processing aid is formed by using the first processing aid and the second processing aid as the polishing means. As another method of use, even if a single-side polishing machine other than the double-side polishing machine is used, the concave lens-shaped quartz plate 13 having the shape shown in FIG. Can be polished.

【0027】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、その他の手段を使用し
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、化学的なエッチ
ング加工を行う加工行程とすると、図26に示している
ような、精度の高い、凹レンズ形状の、水晶板13を、
短時間に、多量に、製造することが出来る。
Further, using the processing aids formed by using the first processing aid 11 and the second processing aid 19, the quartz plate is formed into a shape as shown in FIG. 13
Is polished using a double-side polishing machine or a single-side polishing machine, when previously polished into a concave lens shape using a processing means as shown in FIG. 25 or FIG. 26, by grinding the quartz plate 13 into a concave lens shape as shown in FIG.
A mask is applied to the central portion of the crystal plate 13, and laser irradiation such as an excimer laser is performed only on the central portion, and the initial thickness of the crystal plate 13 having, for example, 40 μm is
For example, only the central portion is subjected to 0.1 mm by one heat irradiation pulse.
A processing layer of about 1 μm is removed, and a heat irradiation pulse of about 200 pulses is performed in total, and a concave lens shape (inverted MESA type) having a depth of, for example, about 20 μm as shown in FIG. The shape of the crystal plate 13 is processed by using a laser or by using a chemical such as hydrofluoric acid or ammonium chloride to etch the quartz plate 13 so that only the central portion of the quartz plate 13 is formed. Into a concave lens shape,
Either processing, or using a fluorine-based gas, or the like, using a processing means such as ion milling or plasma etching, only the central portion of the quartz plate 13 is processed into a concave lens shape, or After processing the quartz plate 13 into a concave lens shape using other means,
As a subsequent processing step, the quartz plate 13 processed into a concave lens shape is polished using a processing aid as shown in FIG. 13, or as shown in FIG. Without using a processing aid, the carrier 37 shown in FIG.
Next, the carrier 37 is used to move the crystal plate 13 into a planetary motion. Using a double-side polishing machine, the crystal plate 13 is formed to remove the work-affected layer. When the processing is performed and the chemical etching is performed again, the quartz plate 13 having a concave lens shape with high accuracy as shown in FIG.
It can be manufactured in large quantities in a short time.

【0028】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。
The upper and lower wrapping plates 17,
18, the carrier 37 on which the first processing aid 11 is mounted is rotated by the rotation together with the supply of the slurry (free abrasive grains), as shown in FIGS.
And the internal gear 38, and the processing aid 1
1 is revolved around the sun gear 39 and revolves around the planetary gear to make planetary motion. When the other side of the auxiliary tool 11 is polished using the upper lapping plate 18, the extremely thin quartz plate 13 can be easily polished. When a single-side polishing machine is used, the quartz plate 13 can be polished by the same means as the above-mentioned polishing means.

【0029】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、絶緑体、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、固定枠用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。
Further, after processing the extremely thin quartz plate 13 by the above means (for example, when the thickness is 10 μm)
Then, since the crystal plate 13 is extremely thin, it is difficult to handle it, and it is difficult to form electrodes on the crystal plate 13. Therefore, as shown in FIG. At the center of the fixing frame 48 made of non-insulating material,
3 is set, and the crystal plate 13 is fixed to the fixing frame 48 using an extremely thin gold wire 49 (for example, about 18 μm) using a bonding machine. The crystal plate 13
After being fixed to the fixing frame 48, as shown in FIG.
As shown in the figure, when the entire surface of the crystal plate 13 is lifted from below or by other means, the slackness of the gold wire 49 is corrected, and the gold wire 49 is brought into a linear state. Good.
In addition, as shown in FIG. 22, when the crystal plate 13 is fixed from at least three directions to the fixing frame 48 using the gold wire 49 by means as shown in FIG. By using a very thin gold wire 49, the crystal plate 13 is fixed in the air, so that the vibration of the crystal plate 13 is absorbed by the gold wire 49. The properties are not reduced to the extreme.

【0030】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・
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。
Further, as shown in FIG. 23, the quartz plate 13 is fixed to a fixing frame 48 using a gold wire 49, and then, as shown in FIG. In order to provide the electrodes, only a very small portion of the central portion of the quartz plate 13 is deposited using gold or the like, and then the deposited machine is mounted on the central portion of the quartz plate 13 from both sides. Is used to connect between the crystal plate 13 and the fixing frame 48 using a gold wire 49, and the gold wire 49 is attached to the center of the crystal plate 13 and used as an electrode 50. In comparison with a conventionally used electrode (for example, an electrode formed by vapor deposition on the front and back of a quartz plate), an extremely thin gold wire 49 (18 ·
) Can be used to form the electrode 50, so that the characteristics of the crystal are not degraded.

【0031】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、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、研磨加工すると、図19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。
FIG. 25 shows an apparatus for manufacturing a crystal plate 13 having a concave surface on one side. In FIG. 25, 11 is the first
, A reference numeral 19 denotes a second processing aid, and 41 denotes a low-speed rotation of the processing aids 11 and 19 (for example, 100 to 300 rpm).
m), a motor 43 for rotating the polishing tool 44 at a high speed (for example, 5000 rpm). As the polishing tool 44, a soft tool such as a felt, a cotton swab, a buff or the like is used, and a polishing agent such as cerium oxide, GC, or diamond is used to polish about 1 μm per minute. As shown in FIG. 26, a disk-shaped crystal plate having an initial thickness of about 40 μm is finished into a concave lens-shaped crystal plate 13 having a thickness of 10 to 2 μm at the center. Also, the quartz plate 13 can be processed into a concave lens shape by using an apparatus having a structure as shown in FIG. 25. The polishing tool 44 used in this case is a diamond abrasive. By using a polishing tool 44 made of electroplated foil, the quartz plate 13 can be easily processed into a concave lens shape. Then, the quartz plate 13 processed into a concave lens shape
Is polished using a double-sided polishing machine or a single-sided polishing machine, a concave lens-shaped quartz plate 13 as shown in FIG. 19 can be polished and finished.

【0032】加工補助具としては、図25に示した構造
のほか、図27に示すようにプラスチックまたはアルミ
ダイキャスト製又は鉄製又はガラス製の加工補助具1
1’”、あるいは、図28に示す、リング状の加工補助
具11aと、円板状の加工補助具11bを、組み合わせ
て、接着剤等で一体化して、その上に水晶板13を載せ
る構成とすることもできる。
As the processing aid, in addition to the structure shown in FIG. 25, as shown in FIG.
1 ′ ″ or a configuration in which a ring-shaped processing aid 11a and a disk-shaped processing aid 11b shown in FIG. 28 are combined, integrated with an adhesive or the like, and the crystal plate 13 is placed thereon. It can also be.

【0033】また、図29に示すように、第2の加工補
助具19の上に、水晶板13の上面の、周辺にまたがる
ような、穴を開けた、アルミ接着テープ45を貼り付け
て、図25に示す、研磨装置で研磨することにより、図
29に示すような、中心部分のみ凹面となった、水晶板
13を製造することができる。
As shown in FIG. 29, an aluminum adhesive tape 45 having a hole formed on the upper surface of the crystal plate 13 and extending over the periphery is attached to the second processing aid 19, By polishing with a polishing apparatus shown in FIG. 25, it is possible to manufacture a crystal plate 13 having a concave portion only at the central portion as shown in FIG.

【0034】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。
Next, as an application example of the piezoelectric element of the present invention,
The acoustic-electric converter will be described. Conventionally, seismic exploration and prediction include ocean observation, underground structure exploration, geomagnetic observation, observation by GPS, and measurement of the movement of the earth's core by laser measurement of the distance between two points. Observing the vibration of air due to an earthquake or tsunami is another predictive method.

【0035】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。
As a means for converting the vibration of air into an electric signal which can be easily recorded and analyzed, there is a sound collecting microphone.

【0036】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。
FIGS. 30 (a) to 30 (e) show embodiments of an acoustic-electric converter using the piezoelectric element of the present invention. The acoustic-electric converter includes quartz, lithium niobate, or another single crystal. A cylinder 21 made of a material having a piezoelectric effect, such as crystal or barium titanate or other ceramics
Alternatively, the pressure receiving surface 22 is formed in the center of the cylinder 54, and a pair of electrodes 23 and 24 are formed on the pressure receiving surface 22.
Amplifier 25 for measuring the induced voltage between 3, 24
Are connected. (Only the electrodes 23 and 24 and the amplifier 25 are shown in FIG. 30A). 30 (a) is a biconvex lens (bi-convex) type, (b) is a biconcave lens type, (c) is a planar type, (d) is a planar type with R formed around it, and (e) is a uniconvex ( (plano-convex) type. As shown in FIG.
Is sealed using two pieces, and the inside of the cylinder 21 is sealed.
A chamber is formed, the inside of the cylinder 54 is sealed, and a chamber B is formed,
The left and right cylinders 21 of the cylinders 21 and 54 both have a structure in which the inside of the cylinder 21 is sealed and the inside of the cylinder A is sealed, and the inside of the cylinder 54 and the inside of the chamber B are both decompressed (preferably in a vacuum state). And the cylinder 54 catches vibrations in the horizontal axis direction and the vertical axis direction, and forms the pressure receiving surface 22 formed in the center portion of the cylinder 21 and the cylinder 54, when the cylinder 21 and the cylinder 54 are not formed. In comparison, the pressure receiving surface 22 has a structure that catches vibration more strongly. In addition,
For the above reasons, the smaller the diameter and the longer the length of the cylinders 21 and 54 are, the more the vibration from the outside is generated by the pressure receiving surface 2.
2 is easy to receive, so that a highly accurate pressure sensor can be made. In addition, when not depressurizing the insides of the chambers A and B, it is preferable to inject an inert gas.

【0037】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。
FIG. 31 is a top view shown in FIGS. 30 (a) and 30 (e). The vibrated vibration caused the cylinder 21 and the cylinder 54 to vibrate from the portion A to the portion B or from the portion B to the portion A shown in FIGS. 30 (a) and 30 (e). Vibration
By freely moving from both ends, the cylinder 21 and the cylinder 5
Vibration (vibration of part A,
Vibration caused by vibrating the portion B) is caused by the cylinder 21 and the cylinder 54
By freely moving from both ends, the vibration that vibrated the portion A and the vibration that vibrated the portion B resonated in the center portion, causing a resonance phenomenon, and When the space portion 47 is not formed, the pressure receiving surface 22 formed in the center portion is vibrated stronger than the space portion 47 by comparison.

【0038】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。
Next, a method of forming the pressure receiving surface 22 will be described. Basically, as shown in FIG. 32, quartz or barium titanate, lithium niobate or other ceramics, and other materials having a piezoelectric effect,
A round bar 30 made of a material is attached to a chuck 31 of a processing machine such as a lathe.
A processing tool 33 having a grindstone 32 with a diamond stone attached to the surface of a metal ball and a rotatably provided grinding wheel 32 at the tip is gripped by a tool holder 34. Whetstone 32
As shown in FIG. 33, is a sphere whose opposing surface is cut,
It is rotatably mounted. On the peripheral surface of the whetstone 32,
FIG. 34A is an enlarged cross-sectional view of FIG.
As shown in (b), a V-shaped groove 32a is formed, and one of the inner walls of the groove 32a has a directionality included in a plane passing through the center of the grindstone 32. This whetstone 32
Is rotated at high speed (preferably 8.000 to 50.000 rpm) by a jet stream of air, which is tangentially jetted from the air nozzle 40 to the peripheral surface of the grindstone 32,
Take the surface to be ground slowly (for example, 1μ
m) Sharpening. During this grinding, from the fountain nozzle 41
Water is injected to cool the grindstone 32 and discharge shavings. When the grindstone 32 is driven to rotate, the round bar 30
As shown in FIG. 2, a circular or cylindrical hole is formed by the grindstone 32 driven to rotate around the axis. As another method of using the grinding or polishing means described above, the use of a grindstone 32 ″ as shown in FIG. The shape shown in FIG. 4 or another shape can be applied to grinding or polishing.

【0039】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。
When the polished surface of the pressure receiving surface 22 is convex, a drum-shaped whetstone 32 'is used as shown in FIG. 36 ((a) is a front view, and (b) is a plan view). When the polished surface of the pressure receiving surface 22 is flat, as shown in FIG.
A flat grindstone 32 "is used. Alternatively, as shown in FIG. 37, a grindstone 32 'having a diameter much smaller than the hole diameter is used, and the same rotational drive as the machining tool 33 shown in FIG. 33 is applied to the grindstone 32'. The grindstone 32 'is rotated while moving the processing tool 33' along a curved surface of the pressure receiving surface by an NC device or the like, and at the same time, the pressure receiving surface is processed while rotating the chuck 31 and the round bar 30. When the grindstone 32 ″ having a shape as shown in FIG. 36D is used as a means for forming the hole or space portion 47, the hole or space portion 47 can be easily processed while leaving the holding portion 47. Can be done. Further, as means for forming the hole or the space portion 47,
Even if you use a drill electrodeposited with ordinary diamond,
It is possible to form a hole or space part 47.

【0040】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。
For machining a circular hole, a tool rotating around a normal axis can also be used. A spherical grinding wheel as shown in FIG. 38 and a disk grinding wheel as shown in FIG. 39 can also be used. Can be used. When the grinding process is completed using the grindstone 32, a polishing grindstone 32 ″ for polishing having the same structure as the grindstone 32 is manufactured using a material such as a felt or a buff and polished. When the grinding wheel 32 ″ is replaced with the grinding wheel 32 ″ and the polishing is performed using the grinding wheel 32 ″, the finishing process can be performed. Also, like the means for rotating and driving the grindstone 32, the groove 32
If (a) is formed and the air nozzle 40 is used to perform a rotational drive, the polishing can be easily performed.

【0041】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。
It should be noted that FIGS.
Is a grinding and polishing apparatus having the structure shown in FIG.
FIG. The diameter of the whetstone 32 actually manufactured is 2
0 mm, the depth of the groove 32 (a) is 1 mm, the number of grooves
The air is supplied to the grinding and polishing device with the structure of 16 pieces.
A tangential direction from the nozzle 40 to the peripheral surface of the grindstone 32
In addition, the injected air pressure and the rotation speed of the grindstone 32 were actually measured.
The actual number of revolutions is the following number. When the air pressure is 0.5 atm, the rotation speed of the grindstone 32
Is the number of revolutions of about 12.200 revolutions. When the air pressure is 1.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32
Is the number of revolutions of about 22,000 revolutions. When the air pressure is 2.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32
Is the number of revolutions of about 37.500 revolutions. The rotation speed of the grindstone 32 when the air pressure is 3.0 atm.
Is the number of revolutions of about 47.800 revolutions.  When the air pressure is 4.0 atm, the rotation speed of the grindstone 32
Is about the limit that a bearing can withstand, about 5
This is the number of revolutions of 0.000 revolutions.

【0042】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。
In the grinding and polishing apparatus having the structure shown in FIGS. 40 and 41, a metal such as iron, aluminum, or copper, or a buff or
36. A polishing grindstone 32 ″ ″ (e) shown in FIG. 36 is made of felt, glass, plastic, ceramics, or another polishing material, and the polishing grindstone 32 ″ ″ (e) is formed. , As an abrasive, diamond paste or cerium oxide or alumina or GC or
Using other abrasives, a crystal is formed into a shape as shown in FIGS. 2A, 3A and 4A by using the processing method shown in FIG. Such as a piezoelectric material,
Grinding and polishing are performed simultaneously. Grinding and polishing can be performed simultaneously because the rotation speed of the grinding wheel 32 "" (e) is limited to the rotation speed up to 50.000 rotations, which is the limit that the bearing can withstand. Since the grinding wheel 32 "" (e) can be easily driven, the polishing process can be performed efficiently and in a very short time only by the polishing process. With a piezoelectric material such as this, two processes of grinding and polishing can be performed simultaneously using a polishing grindstone 32 ″ ″ (e) made of felt, buff, iron, or the like.

【0043】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。
FIG. 42A shows an angular velocity sensor or a piezoelectric plate 57 made of a piezoelectric material such as lithium niobate or potassium niobate for manufacturing the angular velocity sensor. A thick plate of the piezoelectric plate 57, for example, a thick plate of about 350 μm, and a thin piezoelectric plate 57, for example, a plate of about 25 μm, are formed by using an adhesive layer 59 made of an insulator. 2 shows a piezoelectric plate 57 which is bonded and plywood.

【0044】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(Inverted mesa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。
FIG. 42 (b) shows a circular plate having a diameter of about 3 mm on the center of the thick plate of the piezoelectric plate 57 by using the processing means shown in FIG. , Processed into a concave lens shape (Inverted mesa type), the thickness was set to 25 μm, and the adhesive layer 59 was sandwiched.
This example shows a case where the processing was successful, which was used for an electrostatic capacity type angular velocity sensor and had a total of 50 μm. Although this lithium niobate or potassium niobate is a material that is very difficult to process, if the processing means shown in FIG. 1 is used, the material is not affected by heat and can be processed with high accuracy. It can be easily processed. In the case of lithium niobate, processing is difficult because the allowable temperature difference is a temperature difference within 20 ° C. or the allowable temperature difference is not allowed.

【0045】図43(a)に示しているのは、フッ化水
素酸、CHFなどのフッ素系ガス、又はその他の化学
薬品を使用して、水晶板13に、マスクをかけて、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、エッチング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、エッチング加工の欠点である。
[0045] What is shown in FIG. 43 (a) is hydrofluoric acid, by using a fluorine-based gas, or other chemicals such as CHF 3, the quartz plate 13, over the mask, the central portion FIG. 2 shows the shape of a quartz plate 13 formed by etching a concave lens shape (inverted MESA shape) having a diameter of 1.5 mm, for example. When the quartz plate 13 or other piezoelectric material is etched using a chemical such as hydrofluoric acid, it is indicated by oblique lines.
The shape of the outer peripheral part becomes a U-shape (floor digging shape), and when forming an electrode using vapor deposition, the hatched part becomes a shadow and it is difficult to form an electrode. This is a disadvantage of the etching process.

【0046】図43(b)に示しているのは、図43
(a)にて説明した、エッチング加工の欠点を修正する
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1
5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13を,磨加工しても,保持部分
51の,厚さは、40μm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・ポリシン
グ併用、又はエッチング・ポリシング・エッチング併用
の、加工手段より、生まれる。
FIG. 43B shows the state of FIG.
In order to correct the disadvantages of the etching process described in (a), using a double-side polishing machine shown in FIG. 20, for example, the upper lapping plate 18 is a lapping plate on which a suede 15 is stuck. And the lower wrapping plate 17 is made of a metal wrapping plate such as iron or the like.
Using the wrapping plate 17 and the wrapping plate 18 on which the concave lens 5 is attached, the etched lens-shaped concave lens-shaped portion of the quartz plate 13 shown in FIG.
The first advantage is that a smooth line 53 as shown in FIG. 43B can be formed by polishing using a suede 15 and an abrasive such as cerium oxide. is there. Further, the second advantage is that since the abrasive is accumulated inside the concave lens shape, the inside of the concave lens shape can be polished more and more gradually using the upper lapping plate 18. And that the lower lapping plate 17 can be polished from both sides, so that the extremely thin quartz plate 13 having a thickness as small as possible, for example, about 0.5 μm (natural vibration frequency of about 3 GHz) can be formed. Even if it is polished, the thickness of the holding portion 51 can be maintained in the range of 40 μm to 30 μm, so that the strength of the concave lens portion can be maintained even if it is extremely thin. And there is no difficulty in handling. Furthermore, the third advantage is that
The concave lens shape can be polished using a plane polishing machine. The above three advantages are obtained from the etching and polishing combined use, or the etching and polishing combined use combined use of the etching and the double-side polishing machine or the single-side polishing machine or other polishing means.

【0047】図44(a)、(b)、(c)及び(d)
に示しているのは、プラズマエッチング、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、加工補助具11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、加工補助具11の一面を、図2
0及び図21に示している、両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。尚、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。
FIGS. 44 (a), (b), (c) and (d)
In FIG. 13, the processing surface formed by forming a concave lens shape on the quartz plate 13 by using plasma etching or other means is held by using the processing aid 11 shown in FIG. One side is a back side processed into a concave lens shape, and the other side is one side of a processing aid 11.
21 shows a state in which polishing is simultaneously performed from both the upper and lower sides using a double-side polishing machine or other processing means shown in FIG. Note that FIG.
(D) shows a completed dimensional diagram.

【0048】図45、又は図46に示しているのは,水
晶板13に、凹レンズ形状を形成し,凹レンズ形状を形
成した、水晶板13の凹レンズ形状の内部に、松脂、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、凹レンズ形状内部を補強した水晶板
13を、図44にて示しているように、両面研磨加工機
械を使用して、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,加工補助具11の一面を、研磨
加工している状態を示している。
FIG. 45 or FIG. 46 shows that a concave lens shape is formed on the quartz plate 13 and rosin, paraffin or other resin is formed inside the concave lens shape of the quartz plate 13. 44, the strength inside the concave lens shape is reinforced, and the quartz plate 13 reinforced inside the concave lens shape is made into a concave lens shape using a double-side polishing machine as shown in FIG. The processed back surface and the other surface show a state where one surface of the processing aid 11 is being polished.

【0049】図45(e)及び図46(e)に示してい
るのは、水晶板13に、凹レンズ形状を形成し、凹レン
ズ形状を形成した、水晶板13の凹レンズ形状の内部
に、松脂、パラフィン、膠などの樹脂を注入して、凹レ
ンズ形状内部の強度を補強した、水晶板13を、加工補
助具11を使用して、両面研磨加工をした後、アルコー
ル又はその他の溶剤に漬けて、松脂などの樹脂を溶解さ
せている状態を示している。尚、図45に示している、
加工補助具11と、図46に示している、加工補助具1
1”の構造は、異なる構造をしている。
FIG. 45 (e) and FIG. 46 (e) show that a concave lens shape is formed on the quartz plate 13 and pine resin is formed inside the concave lens shape of the quartz plate 13. After injecting a resin such as paraffin or glue to reinforce the strength inside the concave lens shape, the quartz plate 13 is polished on both sides using the processing aid 11, and then immersed in alcohol or another solvent. This shows a state in which resin such as rosin is dissolved. Incidentally, as shown in FIG.
The processing aid 11 and the processing aid 1 shown in FIG.
The structure of 1 "has a different structure.

【0050】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、凹レンズ形状を形成した水
晶板13の、凹レンズ形状を形成した面を保持して、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、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、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、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、加工しても、加工補
助具11を使用することで水晶板13に、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、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、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、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、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。
As shown in FIGS. 44, 45 and 46,
The processing aid 11 is used to hold the concave lens-shaped surface of the quartz plate 13 formed with the concave lens shape, and the back surface of the quartz plate 13 formed with the concave lens shape and one surface of the processing aid 11 are formed. By using a double-side polishing machine, polishing is performed simultaneously from the upper and lower sides, and the concave surface is formed. One surface of the quartz plate 13 is not polished, and the concave surface is formed. Since only polishing can be performed, there are the following advantages. By using a double-side polishing machine, it is possible to polish the crystal plate 13 having an extremely thin and concave lens shape. Even if the processing is performed using a double-side polishing machine, the one surface on which the concave lens shape is formed on the crystal plate 13 by using the processing aid 11 is not polished at all, and the rear surface on which the concave lens shape is formed. Can be polished, so that the processing dimensional accuracy of the concave lens shape portion does not change. By using the processing aid 11, a single-side polishing can be performed using a double-side polishing machine. Therefore, even if the polishing is performed from the lapping, which is a rough processing, to the polishing, the concave lens-shaped portion is formed. However, the precision of the processing dimensions does not change. By using the processing aid 11, it is possible to achieve the parallel accuracy and the planar accuracy, which are the advantages of the double-side polishing machine, while performing the single-side polishing. By using the processing aid 11, both the advantages of the chemical etching process, the advantages of the single-side polishing machine, and the advantages of the double-side polishing machine can be utilized. By performing the one-side polishing using the processing aid 11, the disadvantage of the one-side polishing machine is eliminated.

【0051】図47に示しているのは、水晶板13の両
側から、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、凹レンズ形状をした、水晶板1
3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45(c)に示しているのは、出来
上がりの寸法図の一例である。
FIG. 47 shows a quartz plate 1 in the form of a concave lens formed from both sides of the quartz plate 13 by plasma or other chemical etching.
3 is made to perform planetary motion directly using the carrier 37 shown in FIG. 20 using the double-side polishing machine without using the processing aid 11 shown in FIG. Then, after the process-affected layer due to the etching process is removed by mechanical processing, etching is performed again, and then,
The machining state of the quartz plate 13 obtained by performing machining from both sides by using both machining and etching again is shown. FIG. 45 (c) shows an example of a completed dimensional diagram.

【0052】図48に示しているのは、実際に、水晶板
13を製作する場合、2.5インチウエハーの、水晶板
13の表面上に、エッチングを使用して、数百個から、
数千個の、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、再加工して使用す
る状態を示している。
FIG. 48 shows that when the quartz plate 13 is actually manufactured, several hundreds of the 2.5-inch wafers are etched on the surface of the quartz plate 13 by etching.
Thousands, a concave lens shape on one side, or a concave lens shape on both sides to form a quartz plate 13, then cut the quartz plate 13, use the quartz plate 13 in a square shape, Or, a state in which the quartz plate 13 is reworked and used in a round shape is shown.

【0053】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、2.5インチウエハーを使用して、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、両面から研磨加工を行ない、再度、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。
Although the processing means described with reference to FIGS. 44, 45 and 46 describes a processing method one by one, actually, as shown in FIG. Using a 5-inch wafer, a large amount of etching can be performed at once, and the processing aid 11 or the processing aid 11 ″ or other shapes capable of holding the crystal plate 13 that has been subjected to the large etching. In FIG. 20, processing is performed by using a processing aid, or directly without using the processing aid 11 or the processing aid 11 ″.
When the carrier 37 is used to perform a planetary motion, perform polishing from both sides, perform etching again, and then cut and manufacture the quartz plate 13 one by one. Highly accurate quartz plate 13 at low cost
Can be manufactured in a large amount in a short time.

【0054】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、エッチング加工を行う加工工程と
してもよい。
When the quartz plates 13 shown in FIGS. 48C and 48D are polished one by one, FIG.
A processing aid 61 as shown in FIGS.
Using a plastic, metal, or other material, a processing aid 61 is manufactured, and the quartz plate 13 is placed in the space 62 of the processing aid 61, as shown in FIGS.
As shown in FIG. 20, after the quartz plate 13 is inserted into the space portion 62, the carrier 37 shown in FIG. A processing step of performing processing and performing etching again may be used.

【0055】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。
The crystal plate 13 shown in FIG. 49 (c) has a rectangular shape, and the processing aid 61 into which the rectangular crystal plate 13 is inserted is also a rectangular space. When polishing is performed using the processing aid 61 forming the processing assisting tool 61, compared to the processing assisting tool 61 forming the round space portion 62 shown in FIG. 49 (e). If the carrier 37 is used directly and the planetary motion is performed by using the square-shaped processing aid 61, the polishing can be more effectively performed.

【0056】図50に示しているのは、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、ポリエステル例えば、東レの商品名が、ルミラーな
どの、プラスチックのを使用して、製作した、加工補助
具61を使用すると、斜線で図示している、加工補助具
61の部分が、研磨加工されにくいので、水晶板13の
外周部分の、研磨加工が出来にくい条件となり、エッチ
ング加工している、0.05mm又は、0.1mm又は
その他の形状の部分と、下の面である、裏面だけを、研
磨加工することになる。尚、図49及び図50に示して
いるのは、1個ずつの、水晶板13を使用しての、加工
例を示しているけれども、図48に示している、直径
が、2.5インチ、又はその他の形状の、四角形状など
の、水晶板13を使用しての、研磨加工にも、ポリエス
テルなど、プラスチックスで出来ている、加工補助具6
1を使用しての、研磨加工にも利用することが出来る。
FIG. 50 shows that a polishing agent, such as cerium oxide, is difficult to be polished, and is a material. For example, a plastic such as Lumirror, whose product name is Toray, is used. When the manufactured processing aid 61 is used, the portion of the processing aid 61, which is indicated by oblique lines, is difficult to be polished, so that the outer peripheral portion of the crystal plate 13 is hardly polished. Only the portion of 0.05 mm or 0.1 mm or other shape being etched and the lower surface, that is, the back surface, will be polished. Although FIGS. 49 and 50 show processing examples using one quartz plate 13 each, the diameter shown in FIG. 48 is 2.5 inches. A processing aid 6 made of plastics, such as polyester, for polishing using a quartz plate 13 having a rectangular shape or other shapes.
1 can also be used for polishing.

【0057】図51、図52、図53及び図54に示し
ているのは、水晶板13を、凹レンズ形状に、プラズマ
エッチングなどの、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、再度、機
械的な研磨加工である、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、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、機械的な研磨加工にて除去して、両面の平行精度
及び面精度を出し、再度、プラズマエッチングなどの、
化学的な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、機械的な、研磨加工
にて除去することで、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。上記のことを要約すると、水晶板13を、化学的な
エッチング手段を使用して、凹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、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、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。尚、図5
1及び図52に示しているのは、水晶板13の、片面だ
けを、凹レンズ形状に加工しているけれども、図52及
び図54に示しているのは、水晶板13の両面に、凹レ
ンズ形状を形成している場合の、水晶板13を示してい
る。ただし、図45、図46、図53及び図54に示し
ている、水晶板13に形成している、凹レンズ形状を補
強するために、凹レンズ形状の内部に注入している、松
脂60は、使用してもよいし、使用しなくてもよい。
FIGS. 51, 52, 53 and 54 show that the quartz plate 13 is formed into a concave lens shape by using a chemical etching means such as plasma etching. After processing into the shape, again, mechanical polishing, using a double-sided polishing machine or other polishing means, into a concave lens shape, chemical,
The affected layer of the processed surface formed using the etching means is removed by mechanical polishing to obtain the parallel accuracy and surface accuracy of both surfaces, and again, such as plasma etching,
When etching using chemical etching means, the disadvantage of etching is extremely small, several μm.
Unevenness is generated. By removing the unevenness by mechanical polishing, the crystal plate 13 can be easily and extremely reduced.
Shows a state in which it can be processed extremely and thinly. To summarize the above, the quartz plate 13 was processed into a concave lens shape by using a chemical etching means, and then mechanically polished to obtain a crystal plate. Remove small irregularities,
Parallel accuracy and surface accuracy can be improved. After that, the chemical etching process, the mechanical polishing process, and the etching process are repeated and repeated.
Even if the crystal plate 13 is made extremely thin, the surface accuracy is not reduced, and even if the crystal plate 13 is made extremely thin,
The crystal plate 13 is not perforated or damaged due to impurities due to excessive etching. FIG.
1 and 52, only one surface of the quartz plate 13 is processed into a concave lens shape, but FIGS. 52 and 54 show concave lens shapes on both surfaces of the quartz plate 13. 2 shows the crystal plate 13 in the case of forming. However, in order to reinforce the concave lens shape formed on the quartz plate 13 shown in FIGS. 45, 46, 53 and 54, the rosin 60 injected into the concave lens shape is used. It may or may not be used.

【0058】[0058]

【発明の効果】圧電素子被研磨物を、エッチング加工
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、副振
動が減少する。
According to the present invention, the object to be polished is etched, and then the surface is polished by using a double-side polishing machine, a single-side polishing machine, or other polishing means. I ca n’t make it,
Since a smooth line can be formed, an electrode can be easily formed by vapor deposition. In addition, this reduces auxiliary vibrations.

【0059】圧電材料、特に水晶は硬脆材料であるため
に、加工方法は、ラッピング方法と、エッチング方法
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、新しいエッチング・ポリッシング併用
の加工方法、又はエッチング・ポリッシング・エッチン
グ併用の加工方法の、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、エッチング・ポリッシング併用又
はエッチング・ポリッシング・エッチング併用を繰り返
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24,0GHz)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。
Since piezoelectric materials, particularly quartz, are hard and brittle materials, the processing method is limited to the lapping method and the etching method, and there is a limit to thinning. By developing a piezoelectric element processing technology of a new processing method using both etching and polishing or a processing method using both etching, polishing and etching, the thickness becomes 0.125 μm (natural vibration frequency of about 12.0 μm).
(GHz) high-frequency vibrator. Further, by using a processing technique in which etching / polishing or etching / polishing / etching is used in combination, it is possible to develop an oscillation element of the order of 0.06 μm (natural oscillation frequency of about 24,0 GHz) in the future. When the quartz plate is thinned to the limit and the natural vibration frequency is increased, the diameter of the vibrating portion of the quartz plate vibrates if it is 100 times or more the thickness of the vibrating portion. The higher the value, the smaller the diameter of the vibrating part, so the area of the quartz plate decreases in proportion to the natural vibration frequency. In other words, the higher the frequency, the higher the cost per area of the quartz plate,
It can be manufactured at low cost. Furthermore, there is an advantage that the higher the frequency, the higher the value of the product.

【0060】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。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element and a method for processing the same, which are thinner than conventionally difficult thicknesses. can do.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の加工方法の概略を示す説明図であ
る。
FIG. 1 is an explanatory view showing an outline of a processing method of the present invention.

【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。
FIGS. 2A and 2B show a first example of manufacturing a quartz oscillator, and FIG.
7A shows a cross-sectional shape of the vibrator, FIG. 6B shows a Nomarski micrograph of the vibrator, and FIG. 6C shows a reactance frequency characteristic. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 103μ
m, the diameter is 5 mm, the processing size is 25 μm in thickness, and the radius of curvature is 30 mm.

【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。
FIGS. 3A and 3B show a second example of manufacturing a crystal unit, and FIG.
Shows the cross-sectional shape of the vibrator, and (b) shows the reactance frequency characteristics. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 103 μm, the diameter is 5 mm, the processing size is 9 μm in thickness, and the radius of curvature is 200 mm.

【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。
FIG. 4 shows a third example of manufacturing a quartz oscillator, in which (a)
Shows the cross-sectional shape of the vibrator, and (b) shows the reactance frequency characteristics. The surface material is AT cut, the thickness of the material is 77 μm, the diameter is 5 mm, and the processing size is 27 μm.

【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。
FIG. 5 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a crystal resonator having an AT cut and a thick quartz resonator.

【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。
FIG. 6 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a quartz crystal unit having a thick AT-cut surface material.

【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。
FIG. 7 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz crystal unit having a thin AT-cut surface material.

【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。
FIG. 8 is a diagram showing a reactance frequency characteristic of a thin quartz crystal unit in which a surface material is AT-cut and has a small thickness.

【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。
FIG. 9 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz oscillator having a thinner AT material and a thinner thickness.

【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。
FIG. 10 is a diagram showing the reactance frequency characteristics of a quartz oscillator having a thinner AT material and a thinner thickness.

【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。
FIG. 11 is a sectional view of a first processing aid in the processing method of the present invention.

【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。
FIG. 12 is a sectional view of a second processing aid in the processing method of the present invention.

【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。
FIG. 13 is a cross-sectional view of a state in which a second processing aid and a quartz plate are set on the first processing aid.

【図14】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 14 is a sectional view showing another example of the processing apparatus of the present invention.

【図15】本発明の加工装置の他の例を示す断面図であ
る。
FIG. 15 is a sectional view showing another example of the processing apparatus of the present invention.

【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。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state where the processing apparatus of the present invention is sandwiched between lapping plates.

【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。
FIG. 17 is a plan view of another processing aid in the processing apparatus of the present invention.

【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。
FIG. 18 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【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。
19 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図20】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。
FIG. 20 is a plan view showing the movement of the wrapping plate.

【図21】ラッピングプレートの運動を示す平面図であ
る。
FIG. 21 is a plan view showing the movement of the wrapping plate.

【図22】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 22 is a top view showing an embodiment of the present invention.

【図23】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 23 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図24】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 24 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図25】本発明の加工装置の例を示す断面図である。FIG. 25 is a cross-sectional view showing an example of the processing apparatus of the present invention.

【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。
FIG. 26 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured by using FIG. 25 or another apparatus.

【図27】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 27 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図28】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 28 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図29】加工補助具の他の例を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing another example of the processing aid.

【図30】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 30 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図31】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 31 is a top view showing an embodiment of the present invention.

【図32】本実施例による加工方法を示す断面図であ
る。
FIG. 32 is a cross-sectional view showing a processing method according to the present embodiment.

【図33】本実施例における加工工具を示す側面図であ
る。
FIG. 33 is a side view showing a working tool in the present embodiment.

【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。
34A and 34B are a side view and an AA cross-sectional view illustrating an example of a grindstone according to the present example.

【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。
FIG. 35 is a cross-sectional view showing a processed example in the present example.

【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。
FIG. 36 is a side view and a plan view showing another example of the grindstone in the present embodiment.

【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。
FIG. 37 is a sectional view showing another example of the working tool according to the present embodiment.

【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。
FIG. 38 is a cross-sectional view showing another example of the working tool in the present embodiment.

【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。
FIG. 39 is a cross-sectional view showing another example of the working tool in the present embodiment.

【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。
FIG. 40 is a side view and a top view showing an actual production drawing of the working tool in the present embodiment.

【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。
FIG. 41 is a longitudinal sectional view and a side view of an enlarged view showing an actual production drawing of the working tool in this embodiment.

【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。
FIG. 42 is a cross-sectional view showing a processed example in the present example.

【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。
FIG. 43 is a cross-sectional view showing a processed example in the present example.

【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。
FIG. 44 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【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。
FIG. 45 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG. 13;

【図46】図15の加工補助具で製作された水晶板の断
面図である。
FIG. 46 is a cross-sectional view of a quartz plate manufactured using the processing aid of FIG.

【図47】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 47 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図48】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 48 is a top view showing the embodiment of the present invention.

【図49】本発明の実施例を示す上面図である。FIG. 49 is a top view showing the embodiment of the present invention.

【図50】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 50 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図51】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 51 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図52】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 52 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図53】本発明の実施例を示す断面図である。FIG. 53 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図54】本発明の実施例を示す断面図であるFIG. 54 is a sectional view showing an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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、
47 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、59 接着剤層、60松脂、61は
第3の加工補助具、62は空間部分、
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ball whetstone, 2 spindles, 3 cylindrical magnets, 4 quartz plates, 5 grinding spindles, 6 tool holders, 11 first processing aids, 12 ring or square or other shaped grooves or steps, 13 Quartz plate, 14 circular or other shaped grooves, 15 suede, 16
Hole, 17 lower wrapping plate, 18 upper wrapping plate, 19 second processing aid, 21 and 54
Cylinder, 22 pressure receiving surface, 23, 24 electrodes, 25 amplifier,
30 round bar, 31 chuck, 32, 32 ', 32 ",
32 "', 32""grinding or polishing whetstone, 32 (a)
Groove, 33, 33 ', 33 "processing tool, 34 tool holder, 35 support arm, 36 bearing, 37 carrier, 38 internal gear, 39 sun gear, 40 air nozzle, 41 fountain nozzle, 42, 43 motor, 44
Polishing tool, 45 adhesive tape, 46 holes or space,
47 holding part, 48 fixing frame, 49 gold wire, 50
Electrode, 51 holding portion, 52 groove, 53 smooth line, 55 stopper, 56 holding portion, 57 diamond abrasive, 58 piezoelectric plate, 59 adhesive layer, 60 rosin, 61 is a third processing aid, 62 is a space portion ,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 41/22 H01L 41/08 C H03H 3/02 41/22 Z ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 41/22 H01L 41/08 C H03H 3/02 41/22 Z

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 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、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。
1. A ring-shaped or square-shaped or other-shaped groove or step is formed on an upper surface of a first processing aid,
The depth of the groove or the step, a little higher than the depth, a cylindrical or other shape, a second processing aid is fitted into the groove or the step, the first of the second processing aid, A processing aid, a disk-shaped or other shaped piezoelectric element to be polished, which is the same as, or slightly lower or higher than, the protruding height from the upper surface, is installed; Using an upper lapping plate on the upper surface of the polished object and an upper and lower wrapping plate of a lower lapping plate below the first processing aid, an extremely thin workpiece is polished. A method for processing a piezoelectric element.
【請求項2】 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、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1記載の圧電素子の加工方法。
2. A liquid is poured into a circular or other shaped groove or step formed on the upper surface of the first processing aid, and the periphery of the lower surface of the object to be polished of the piezoelectric element is in close contact with the liquid. So that the object to be polished is placed on the first processing aid, and the liquid is used for surface tension or by freezing, so that the first processing aid is 2. The method for processing a piezoelectric element according to claim 1, wherein the object to be polished is fixed to the object to be polished.
【請求項3】 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
1記載の圧電素子の加工方法。
3. The object to be polished is placed on a hydrophilic thin plate containing water placed on the upper surface of the first processing aid, and the polishing object is included in the hydrophilic thin plate. 2. The method for processing a piezoelectric element according to claim 1, wherein the first processing aid is fixed to the object to be polished by using surface tension of water.
【請求項4】 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、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、点付けして固着することを特
徴とする請求項1記載の圧電素子の加工方法。
4. A plurality of holes are formed in the first processing aid, and the holes are filled with a viscous substance such as starch syrup, honey, an adhesive bond or grease or other adhesive. The lower surface of the object to be polished is brought into close contact with the viscous substance, and the first processing aid and the object to be polished are spotted and fixed only by the area of the hole. The method for processing a piezoelectric element according to claim 1.
【請求項5】 前記第1の加工補助具と、第2の加工補
助具を、松脂、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1ないし4のいずれか
の項に記載の圧電素子の方法。
5. The method according to claim 5, wherein the first processing aid and the second processing aid are formed by using rosin, starch paste or other adhesive.
5. The method according to claim 1, wherein the piezoelectric element is fixed.
【請求項6】 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1ないし5のいずれ
かの項に記載の圧電素子の加工方法。
6. The first processing aid is manufactured using a metal such as iron, and the second processing aid is formed of a super steel or
Using iron or glass or a material similar to glass,
The method for processing a piezoelectric element according to claim 1, wherein the piezoelectric element is manufactured.
【請求項7】 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、CHFなどを使
用して、イオンミーリング、又はプラズマエッチングし
て、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、加工面を、研磨加工した後、再
度、化学的なエッチング加工と、研磨加工を、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。
7. A mask is applied to the object to be polished by a mask using a mask, and only the central portion is subjected to ion milling or plasma etching using, for example, CHF 3 or the like to form a concave lens shape (inverted MESA shape). , After processing,
As a subsequent processing means, using a double-sided polishing machine, or a single-sided polishing processing machine or other polishing processing means, performed the etching process, after polishing the processed surface, again, chemical etching and A method for processing a piezoelectric element, wherein the processing is performed by repeatedly using polishing.
【請求項8】 加工保持具に、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
工保持具の一面を、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。
8. The processing holder is configured to hold a crystal plate, one side of which is polished on one side of a quartz plate, and the other side is formed on one side of the processing holder by using a double-side polishing machine. A method for polishing a piezoelectric element, wherein a double-side polishing machine is used as a single-side polishing machine by simultaneously polishing from above and below.
【請求項9】 凹レンズ形状に加工した水晶板を、加工
保持具を使用して保持し、片面は水晶板の一面を、もう
一方の片面は、加工保持具の一面を、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。
9. A quartz plate processed into a concave lens shape is held by using a processing holder, one surface of which is one surface of the quartz plate, the other surface is one surface of the processing holder, and a double-side polishing machine is used. A method of polishing a piezoelectric element, wherein the polishing is performed simultaneously from above and below.
【請求項10】 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、加工保持具を使用して保持
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、加工保持具の一面を、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。
10. A quartz plate is processed into a concave lens shape, the surface processed into the concave lens shape is held using a processing holder, one surface is processed into a concave lens shape, and the other surface is processed and held. A polishing method for a piezoelectric element, in which an extremely thin, piezoelectric element is processed by simultaneously polishing one side of the tool from above and below using a double-side polishing machine.
【請求項11】 一面又は両面を、凹レンズ形状に加工
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。
11. Polishing a quartz plate having a concave lens shape on one or both sides by using a double-side polishing machine from the top and bottom simultaneously to process an extremely thin piezoelectric element. Processing method.
【請求項12】 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。
12. A mortar, paraffin or other resin is injected into the concave lens shape of the quartz plate processed into the concave lens shape to reinforce the strength inside the concave lens shape.
From the top and bottom, using a double-side polishing machine,
A polishing method for a piezoelectric element that performs polishing simultaneously.
【請求項13】 加工保持具の材質を、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
は鉄などの金属を使用して作り、加工保持具の一面の加
工が出来にくい条件とすることを特徴とする請求項1な
いし12のいずれかの項に記載の圧電素子の研磨加工方
法。
13. The processing holder is made of a material such as plastics or iron, which is difficult to be polished with an abrasive such as cerium oxide, and is difficult to process on one side of the processing holder. The method for polishing a piezoelectric element according to claim 1, wherein the polishing is performed.
【請求項14】 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、研磨加工、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。
14. A piezo resin, paraffin, glue, or other resin is injected into a concave lens shape portion of a quartz plate obtained by processing a piezoelectric material such as a quartz plate into a concave lens shape by plasma etching or the like using a concave lens shape. Then, after reinforcing the strength inside the concave lens shape, the back surface forming the concave lens shape is polished or chemically etched.
【請求項15】 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。
15. A material having a piezoelectric effect such as quartz, lithium niobate, potassium niobate, or another single crystal, barium titanate, piezoelectric ceramics, or other ceramics is provided at the center of the cylinder. A method for processing a piezoelectric element, comprising: forming a pressure receiving surface; and forming a pair of electrodes on the pressure receiving surface.
【請求項16】 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15記載の圧電素子の加工方法。
16. The method for processing a piezoelectric element according to claim 15, wherein the cylinder and the pressure receiving surface are made of an integral material having a piezoelectric effect.
【請求項17】 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。
17. A round bar made of a material having a piezoelectric effect is formed by drilling holes from both ends using a grinding means, and a pressure-receiving surface having a predetermined thickness is formed at a central portion of the round bar. Furthermore, the air vibrations, which have entered the outer peripheral portion of the pressure receiving surface from the left and right, come and go, so that the air vibration of the cylinder, which has entered the pressure receiving surface from the left and right, can resonate at the central portion. In order to be able to form a hole or space part, the air vibration entered from the left and right of the cylinder,
A method for processing a piezoelectric element, characterized by causing resonance at a central portion of a cylinder to cause a resonance phenomenon and causing a pressure-receiving surface located at the central portion to vibrate more strongly.
【請求項18】 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、
18. A round hole made of a material having a piezoelectric effect and having a cylindrical shape is formed from both ends by using a grinding means, and a pressure-receiving surface having a predetermined thickness is formed in the center of the round bar. Is formed, and a pair of electrodes is provided on the pressure-receiving surface to reduce external air vibration,
【請求項19】 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
18記載の圧電素子の加工方法。
19. The grinding means forms a groove in the surface of the barrel-shaped grindstone, and rotates the grindstone by injecting air or liquid into the groove, or uses other mechanical means. 19. The method according to claim 18, wherein the barrel-shaped grindstone is rotated.
【請求項20】 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18または19記載の圧電素子の加
工方法。
20. The method for processing a piezoelectric element according to claim 18, wherein a barrel-shaped grindstone is formed using a steel ball close to a true sphere.
【請求項21】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。
21. A central portion of a quartz plate, in which a metal such as gold is used for vapor deposition or plating on a central portion of the quartz plate, and a metal portion is formed using means such as vapor deposition. A method for processing a piezoelectric element, wherein a thin gold wire is connected and used as an electrode of a quartz plate, and a voltage is applied to the quartz plate using the gold wire.
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