JP2001345670A

JP2001345670A - 圧電素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001345670A
Application number: JP2000204366A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagaura; 善昭長浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-05-31
Filing date: 2000-05-31
Publication date: 2001-12-14

Abstract

(57)【要約】【課題】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製造方法を提供する。又、光学レン
ズの製造方法を提供する。【解決手段】圧電素子からなる棒状体の両端表面に、
最終目標のプロフィルの形状を形成している、レンズ形
状に加工した補助型材５１を密着させて取り付けた後、
反応性イオンエッチング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ
加工）により、前記棒状体の表面上に、密着させて取り
付けている、レンズ形状に加工した補助型材５１の表面
を蝕刻していき、これにより、最初は補助型材５１の表
面が蝕刻されていき、次いで、圧電材料の表面が蝕刻さ
れて、補助型材５１と同じ形状をした、レンズ形状に圧
電材料を形成することを特徴とする圧電素子の加工方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固有振動数を飛躍
的に高めることのできる圧電素子及びその製造方法に関
する。又、光学レンズの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子の一種である水晶振動子は、通
信機器や計測機器の基準周波数の発振源をはじめ、汎用
コンピュータ、ＯＡ情報機器、家電製品用のマイコンの
クロック発生など、その用途は多岐にわたっているが、
情報の処理・伝達能力の高性能化のため、振動子（共振
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（共振
子）を得る目的で、レンズ形状に仕上げることが提案さ
れ、比較的低い周波数領域では実績を上げている。

【０００３】水晶振動子（水晶共振子）は、通信機器や
コンピュータなどのデジタル機器には欠かすことのでき
ない電子デバイスである。情報の処理・伝達能力の高性
能化のため、振動子（共振子）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。し
かも移動体通信機器においては、小型化、省電力化のた
め、基本周波数での高周波数化が求められている。

【０００４】水晶振動子（水晶共振子）の製作法として
は、一般的に、機械的ポリッシング加工と、化学的な、
Ｗｅｔエッチング加工が利用されている。前者は、加工
表面性状に優れるが、３０μｍ以下の厚さにすることが
出来ない。後者は、原理的には加工変質層のない、薄片
化に適する方法であるが、Ｅｔｃｈｃｈａｎｎｅｌｓ
の発生などで、この方法も、薄片化に限界がある。一
方、反応性イオンエッチング加工である、Ｒｅａｃｔｉ
ｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）、又はプラズ
マエッチング（略して、化学的な、ＤｒｙＥｔｃｈｉ
ｎｇとする）は、イオンダメージが導入されるものの、
表面粗さの悪化のない薄片化が可能である。

【０００５】高周波水晶振動子の製作法として、これら
の加工方法の長所を有効に活用することにより、量産可
能な製造方法を開発することが出来た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、振動子
（共振子）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３０．０μｍ（＝５５．
６ＭＨｚ）に製造の限界がある。

【０００７】また、振動子（共振子）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、安いコストで、多量生産すること
が出来る加工手段が存在しなかった。

【０００８】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、レンズ
形状の圧電素子及びその製造方法を提供することであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めの本発明の圧電素子の製造方法は、最終厚みよりも厚
い圧電材料の両端表面に、最終目標のプロフィルの形状
を形成した後、反応性イオンエッチング加工（Ｄｒｙ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工）により、前記圧電材料の両端の表
面を、当該圧電材料の中心方向に向かって、均一に厚み
が、相対的に、相似形状に、減少するようにエッチング
加工し、目的とする最終厚み及びプロフィルの振動部を
形成することを特徴とするものである。

【００１０】また、圧電材料からなる棒状体の両端表面
に最終目標のプロフィルの形状を形成した後、反応性イ
オンエッチング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工）に
より、前記棒状体の端面の表面を、当該棒状体の周壁の
厚み部分を残し当該棒状体の中心方向に向かって均一に
厚みが、相対的に、相似形状に、減少するようにエッチ
ング加工し、筒状体になった棒状体の内部中央に前記最
終厚み及びプロフィルの振動部を形成することを特徴と
するものである。

【００１１】また、振動部の両面中央に一対の電極を蒸
着し、各電極に金線の先端を接着し、金線をリード線と
して引き出す。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明の製造方法を示すも
のである。まず、人工水晶から厚さ５０μｍの水晶基板
１００（図１（ａ））をカットし、次いで同基板の片面
（上面）の一部をフッ化水素を使ったエッチングで溶か
して断面から見て凹形状のくぼみ１０１を作る（図１
（ｂ））。このくぼみ１０１の底面から水晶基板１００
の下面までの薄い部分が高周波を生み出す振動部、残り
の部分が電極を付けるフレーム部１０２となる。ここま
では従来の製法と同じである。

【００１３】続いて、水晶基板１００の下面全体をフッ
素ガスを利用したＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工（以下、
イオンエッチング加工とする）で加工し、同基板をさら
に薄くする（図１（ｃ））。イオンエッチング加工と
は、プラズマ状態にして結合を切ったフッ素ガスの原子
に電圧をかけて加速、水晶基板１００にぶつけて表面の
二酸化ケイ素中ケイ素の、原子をはじき出す加工法であ
る。

【００１４】化学的な、ｗｅｔエッチング加工だけでは
上述のように厚さを２０μｍにしかできない。その後、
イオンエッチング加工を経て１０．３μｍ程度に薄くす
る。目指す厚さは１０μｍである。しかし、イオンエッ
チング加工を使ってもその目標には届かない。イオンエ
ッチング加工は薄くできる半面、原子同士の衝突を利用
することから単結晶の表面に非結晶成分や原因不明の欠
陥である「イオンダメージ層」を残す弱点があるためで
ある。同層は０．２〜０．３μｍの厚さを持つ。

【００１５】そこで、機械研磨を行う。０．３μｍ程度
の削りしろを残し、最後の両面研磨盤を使用した、両面
研磨加工（図１（ｄ））に移る。両面研磨盤は遊星歯車
機構と似た構造となっている。まず、遊星歯車に相当
し、自転しながら公転する鋼製のキャリア１０６に水晶
基板１００を収め、下定盤１０４と上定盤１０３との間
に挟む。両定盤には発泡ポリウレタンの研磨パッド１０
５を貼り付ける。

【００１６】ここで水に溶かした酸化セリウムの砥粒を
流しながら、キャリア１０６で保持した水晶基板１００
を上下定盤１０３，１０４の間を自転させるとともに上
定盤１０３を回転すると、水晶基板１００の上下両面が
磨かれる。

【００１７】図１（ｅ）に示すように、この両面研磨加
工、工程後の水晶基板１００は、下面が曲率を持って膨
んで凸状レンズの形状となる。こうしたレンズ形状にす
れば電子機器が誤作動を起こす原因となる余分な振動
（副振動）をなくし、より安定した振動を得ることがで
きることが分かっている。

【００１８】なぜレンズ形状になるのか、その理由を図
２を参照して説明する。

【００１９】研磨量は研磨圧力に比例する。イオンエッ
チング加工後の凹形水晶基板１００は、フレーム部１０
２が上下両定盤１０３，１０４から大きな研磨圧力を受
け、振動部となる凹部１０１は下定盤１０４のみから小
さな研磨圧力を受ける。しかも、凹形構造だから凹部１
０１が受ける研磨圧力は中心部に向かうほど小さくなる
〔図２（ａ）〕。従って、研磨量は凹部１０１の中心で
最小、フレーム部１０２で最大となり、両部分の間の研
磨量は球面の一部のように曲率を持って変化する。その
結果、凸レンズ形状の水晶振動子（水晶共振子）ができ
あがる〔図２（ｂ）〕。最も厚いレンズ中央部の厚さが
１０μｍである。

【００２０】理解できるように、両面研磨加工工程では
０．３μｍしか削っていない。このわずかな研磨量で、
上記のダメージ層を取り除き、凸レンズ形状に加工する
のである。いわば、化学的な、エッチング加工とイオン
エッチング加工が粗加工、両面研磨加工が仕上げ加工で
ある。

【００２１】本発明は、これらの研磨加工方法を組み合
わせることにより、従来の技術の製造限界の厚みよりも
薄い圧電素子が製造でき、さらに、凸レンズ形状の振動
部により、副振動のない安定した振動を得ることができ
る。

【００２２】

【実施例】化学的な、ＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ（略し
て、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇとする）、Ｒｅ
ａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（略してＲＩＥ
とする），ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄ
ＰｌａｓｍａＥｔｃｈｉｎｇ（略して、ＤｒｙＥｔ
ｃｈｉｎｇとする）、ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉ
ｓｈｉｎｇの長所を有効に活用した、高周波用水晶振動
子の製作方法を発明した。その結果、ＳｉｎｇｌｅＩ
ｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、Ｑｕａｒｔｚ
Ｂｌａｎｋを加工素材とすることにより、広く普及し
ている、両面ラップ盤で、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ
Ｔｙｐｅの、高周波水晶振動子の製作が出来た。

【００２３】図３（ａ）に示しているのはＲＩＥ、イオ
ンミーリング、又はプラズマエッチング（略して、Ｄｒ
ｙＥｔｃｈｉｎｇとする）で作られた、水晶振動子の
リアクタンス周波数特性の例を示している。固有振動周
波数を示している、ピークに近接するところに、有害な
ピークが生じている。これはＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加
工の、イオンダメージによるものと考えられる。このＤ
ｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工処理面を手研磨したところ、
図３（ｂ）に示しているように変化し、有害なピーク
は、解消されて、電気的な特性の改善が図られた。

【００２４】このことから、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加
工のイオンダメージ層は０．３μｍ以下と、極く薄く、
ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ加工で除去
可能であることがわかった。

【００２５】図４に示しているのは、Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工によるＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒ
ｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａ
ｎｋの作製、多量生産を考え、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅ
ｒにマスキングを行ない、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇで作製したものを使用した。その形状を、図４
（ａ）に示す。７３．４μｍのＱｕａｒｔｚＷａｆｅ
ｒに、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工で振動部分
の厚さを３２．６８μｍとした物であり、このＣｈｅｍ
ｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工の深さは、表面の粗さを良
好に保った、限界の深さである。

【００２６】この素材のＲｅａｃｔａｎｃｅ−ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃを、図４
（ｂ）に示す。図３（ａ）のＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加
工にて作成したものと似た、特性となっている。

【００２７】図５に示しているのは、ＤｒｙＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工による薄片化、さらに、高い周波数のため
に、薄片化にＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を利用した。
しかし、次の工程の、両面ラップ盤によるＭｅｃｈａｎ
ｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ加工で、イオンダメージ
層を除去するために、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工処理
面は、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴ
ｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの平面側とした。こ
のＲＩＥ処理条件は、通常の条件で処理した。ＲＦｐｏ
ｗｅｒを下げる、Ｐｒｅｓｓｕｅｒを上昇させること
で、イオンダメージを少なくすることが可能である。し
かし、ＥｔｃｈｉｎｇＲａｔｅを下げてしまうことに
繋がり、ｆｉｒｓｔＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工では
高能率、ｔｈｉｒｄＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工では
ダメージの少ない条件と、３つの条件で処理した。な
お、除去量の調節はｆｉｒｓｔＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工の処理時間で行なった。この一連の、処理によ
り、得られた加工素材のＲｅａｃｔａｎｃｅ−ｆｒｅｑ
ｕｅｎｃｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃを、図５に
示す。

【００２８】こうした結果、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃ
ｈｉｎｇ加工のみによるもの、１種類と、これをＤｒｙ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工の加工手段にて加工したもの３種
類、合計４種類の加工素材を作製した。

【００２９】図６に示しているのは、Ｐｏｌｉｓｈｉｎ
ｇＣｏｎｄｉｔｉｏｎｓと、Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ加工の結果で、前述の加工方法で得
られた、加工素材とする、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔ
ｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎ
ｋを、Ｄｕａｌ−ｆａｃｅＬａｐｐｉｎｇＭａｃｈ
ｉｎｅで研磨加工を行なう。このときの研磨加工の条件
は、一般的な、加工条件にて研磨加工を行なった。ただ
し、薄い振動部分の破損、形状への影響を調べるため、
ＵｐｐｅｒＬａｐｐｉｎｇＰｌａｔｅを、鉄とアル
ミのものの、２種類を使用した。鉄のＵｐｐｅｒＬａ
ｐｐｉｎｇＰｌａｔｅを用いた場合の、水晶に加わる
荷重は、アルミに対し１．８倍となる。

【００３０】両面研磨加工機械を使用して、Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ研磨加工を、実施した
結果、第１点の、薄い振動部分の破損については、全く
発生せず、加工可能であった。第２点の、形状形成につ
いても大きな成果を得た。その結果を図６に示す。この
図６は、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴ
ｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの、平面側の振動
部分を、干渉顕微鏡で形状を測定したものである。これ
から、振動部分は、凸レンズ形状に飛び出した、形状が
形成されていることがわかる。非常にきれいな球形状を
しており、この反対側は、基本的には、平面が維持され
ている。このことから、平面を形成するための、Ｄｕａ
ｌ−ｆａｃｅＬａｐｐｉｎｇＭａｃｈｉｎｅであっ
ても、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴ
ｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋを加工素材とすれ
ば、Ｐｌａｎｏ−ＣｏｎｖｅｘＴｙｐｅの、Ｑｕａｒ
ｔｚＯｓｃｉｌｌａｔｏｒが作製できると言える。

【００３１】この形状形成の原理は、次の通りである。
振動部分だけが、薄い構造となっている、Ｓｉｎｇｌｅ
ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅは、研磨圧力
を受けることにより、空洞部分の方向に、たわみを生
じ、あまり研磨されずに、加工が進行していく。加工が
終了し、研磨圧力を除去すると、今度は、反対方向に復
元し、飛び出した、凸レンズ形状となるものである。

【００３２】図７は、４種類の加工素材と、２種類の加
工圧力で、研磨を実施したものの、Ｒｅａｃｔａｎｃｅ
−ｆｒｅｑｕｅｎｃｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ
を示している。研磨前に対し、電気的特性は、飛躍的に
向上した上で、高周波化が図られている。研磨前に、み
られたＳｐｕｒｉｏｕｓＲｅｓｏｎａｎｃｅは、研磨
加工により解消され、ＳｈａｒｐＲｅｓｏｎａｎｃｅ
Ｃｕｒｖｅを描いている。しかし、厚さが薄くなる、
あるいは研磨圧力を大きくすると、Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ
Ｃｕｒｖｅの鋭さは、維持されるものの、Ｓｐｕｒｉ
ｏｕｓＲｅｓｏｎａｎｃｅを、生じるようになる。適
正な研磨圧力ならびに口径／厚さの比がある。

【００３３】図８は、振動部分の厚さが、Ｆｏｒｍ及び
ＳｕｒｆａｃｅＲｏｕｇｈｎｅｓｓに与える影響、振
動部分の厚さによる、振動部の中心部分の１．４４×
１．３１ｍｍの範囲で、ｐｅａｋｔｏｖａｌｌｅｙ
（Ｐ−Ｖ）の変化を調べた結果を示す。又、形成され
た、凸レンズ形状の、曲率半径の逆数の変化を、図９に
示す。アルミの定盤を用いた場合、両図とも同じ変化で
あるが、鉄製定盤の場合には、変化が異なっていること
から、アルミの場合、きれいな球形状に対し、鉄の場合
は、歪んだ球形状と思われる。一方、ＳｉｎｇｌｅＩ
ｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、Ｃｏｎｃａｖ
ｅ側は、厚さの変化により、凹面の度合いが増していっ
た。これは、平面側に、凸レンズ形状が、形成される時
の、加工歪みの、度合いを示すものと考えられる。最適
研磨条件の選定、熱処理などにより、改善が可能である
と考えられ、電気的特性の改善にも、繋がるものと期待
している。

【００３４】Ｃｏｎｃａｖｅ側の中心部分の、表面の粗
さの変化を、図１０に示す。Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇｐａ
ｄの接しない部分に対しても、遊離砥粒は作用し、表面
粗さに変化を与えている。ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工のものは、Ｒａ２．６ｎｍであったものが、
研磨により、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工特
有の、縞状の、凹凸が顕在化し、Ｒａ７ｎｍまで、悪化
してくる。表面粗さが、悪化しない、ＤｒｙＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工でＣｏｎｃａｖｅ（ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒ
ｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ、又はＤｏｕｂｌｅＩｎ
ｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ）を形成後、０．３μ
ｍから０．４μｍ程度を、ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏ
ｌｉｓｈｉｎｇ加工で、イオンダメージ層を除去するこ
とにより、この改善が可能である。

【００３５】尚、図１０に示している結果から、Ｄｒｙ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工の加工手段により作製した、Ｄｏ
ｕｂｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅで
も、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙ
ｐｅと同じく、両面研磨加工機械を使用して、特性の改
善が、出来ることが証明された。

【００３６】これらの結果から、口径に対する厚さの比
（ｄ／ｔ）を１０から３５０とする、最適の比率は３０
から８０程度にすることにより、電気的特性に優れた、
３３４ＭＨｚ以上の、高周波水晶振動子（共振子）の作
製が可能になることが判明した。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】図１１（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
である。図において、円筒２１及び５４は、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。この円筒２１及び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２３，２
４を金属蒸着等により形成し、金線２６を電極２３，２
４に導電性接着剤などで接着し、電極２３，２４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１１（ａ）のみ図
示している）。図１１（ａ）は両凸レンズ（ｂｉ−ｃｏ
ｎｖｅｘ）型、（ｂ）は両凹レンズ型、（ｃ）は平面
型、（ｄ）は片凸片凹レンズ型、（ｅ）は片凸（ｐｌａ
ｎｏ−ｃｏｎｖｅｘ）型を示している。図１１（ａ）に
示しているように、栓５５を２個使用して円筒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
室を形成する。Ａ室内部も、Ｂ室内部も、ともに減圧
（出来れば真空状態、又は不活性ガスを封入）した構造
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構造とすることで、受圧面２
２を円筒２１及び円筒５４を形成しない場合に比較する
と、受圧面２２が、より強く振動をキャッチする。な
お、上記の理由から、円筒２１及び円筒５４の直径が小
さく、長さが長いほど、外部からの振動を受圧面２２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。

【００４０】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。

【００４１】図１２は、図１１（ａ）及び（ｅ）に示し
ている音響−電気変換器の上面図であり、穴又は空間部
分４７が受圧面２２に形成されている。こうすると、左
右の円筒２１及び円筒５４を振動させた振動が、図１１
（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、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を振動させることができる。なお、穴又は空間部分
４７を形成しないでよい場合もある。

【００４２】次に、受圧面２２の機械的形成方法につい
て、本願出願人が先に提案した方法をまず説明する。基
本的には、図１３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１４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１５（ａ）及びそのＡ
−Ａ拡大断面図である、図１５（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８．０００〜５
０．０００ｒｐｍ）され、被研削面をゆっくりと時間を
掛けて（例えば毎分１μｍ）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１３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。

【００４３】また、図１６に示しているような、受圧面
２２の研磨面が凸状の場合は、図１７（（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１７（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１８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１４に示すものと同
じ加工工具３３を、ＮＣ装置などで受圧面２２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１７（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、穴又は突間部分４
７を形成することは、可能である。

【００４４】尚、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１９に示すような球
面形状の砥石や、図２０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３
２″″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。

【００４５】図２１及び図２２に示しているのは、図１
４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２０ｍｍで、
溝３２（ａ）の深さは１ｍｍで、溝の数を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ときの空気
圧と、砥石３２の回転数を実測した実測値の数字を以下
に示す。

【００４６】空気圧が０．５気圧の場合の砥石３２の
回転数は、約１２，２００ｒｐｍである。

【００４７】空気圧が１．０気圧の場合の砥石３２の
回転数は、約２２，０００ｒｐｍである。

【００４８】空気圧が２．０気圧の場合の砥石３２の
回転数は、約３７，５００ｒｐｍである。

【００４９】空気圧が３．０気圧の場合の砥石３２の
回転数は、約４７，８００ｒｐｍである。

【００５０】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５０，０００ｒｐｍである。

【００５１】なお、図２１及び図２２に示している構造
の研削及び研磨装置に取り付ける研削用の砥石３２の代
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製作された、図１７
（ｅ）に示している研磨用砥石３２″″を使用すること
ができる。この研磨用砥石３２″″と、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１３に示している加工方法
により、図１１に示しているような各種形状に、水晶な
どの圧電素材の研削及び研磨加工を同時に行う構成とす
る。

【００５２】研削と研磨を同時に行うことが出来る理由
としては、図１７（ｅ）に示す研磨用砥石３２″″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５
０，０００ｒｐｍまでの回転数で容易に駆動させること
が出来るためである。研磨加工だけでも、極く短い時間
に、能率よく行うことができるため、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″″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。

【００５３】以上は、先の本願出願人により提案された
製造方法の説明であるが、新たに発明した方法について
説明する。

【００５４】まず、図１１（ａ）に示す、円筒形状の圧
電材料の中心部に、凸レンズ形状の受圧面（振動面）２
２を形成する方法を、図２３に基づいて説明する。

【００５５】（ａ）円柱形状の圧電材料２０の両端部分
を、機械的な研磨加工やエッチング加工その他の手段を
使用して、目的とする凸レンズ形状２０ａに形成し、第
１加工品を製作する。

【００５６】（ｂ）第１加工品の、円柱形状に形成して
いる、凸レンズ形状の部分だけがＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ（ＲＩＥ加工）加工され、凸レンズ形状の部分以外
は、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工されないようにする。
その方法は、ガラス、石英、水晶、タングステン・シー
サイト、ニッケル、純鉄，プラスチック又はその他の素
材でできている、リング形状のマスクを、円柱形状の圧
電材料２０の端部に取り付けることで行うことができ
る。

【００５７】（ｃ）これを、図２３（ｃ）に示すよう
に、圧電材料２０の中央部に達するまで行う。

【００５８】（ｄ）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工が進ん
で、中央部の所定の長さに達したら、圧電材料２０の反
対面から、同様に、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行
う。実際には、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工設備は動か
さず、圧電材料２０を反転させて加工する。

【００５９】（ｅ）図２３（ｅ）に示すように、圧電材
料２０の中央部付近に、凸レンズ形状が形成されたら、
ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工により発生した０．２μｍ
〜０．３μｍ程のイオンダメージ層を、機械的な、研磨
加工手段を使用して除去することにより、図２３（ｆ）
に示すように、電気的な特性が良好な、レンズ形状を円
筒形状の中心部に形成した、レンズ形状をともなった、
Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、共振子（振動子）を
製作することができる。

【００６０】図２４は、片面が凸レンズ形状、他の面
が、フラットな形状の受圧面（振動面）を加工する場合
の工程を示している。

【００６１】図２５は、片面が凸レンズ形状、他の面
が、凹レンズ形状の受圧面（振動面）を加工する場合の
工程を示している。

【００６２】図２６は、両面ともフラットな形状の、受
圧面（振動面）を加工する場合の工程を示している。

【００６３】図２７は、筒型共振子（振動子）の他の製
造方法を示すものである。工程順に説明する。（ａ）円
柱形状の圧電材料２０の両端部分の中央部に、機械的な
研磨加工やエッチング加工その他の手段を使用して、目
的とする凸レンズ形状２０ａを形成し、第１加工品を製
作する。

【００６４】（ｂ）第１加工品の、円柱形状に形成して
いる、凸レンズ形状の部分だけがＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工され、凸レンズ形状の部分以外はＤｒｙＥｔｃ
ｈｉｎｇされないようにする。その方法は、圧電材料２
０の外径よりも小さい径の、ガラス、石英、水晶、タン
グステン・シーサイト、ニッケル、純鉄、プラスチック
ス又はその他の素材でできている筒５２を、円柱形状の
圧電材料２０の端部に当てる。次いで、ＤｒｙＥｔｃ
ｈｉｎｇ加工を、圧電材料２０の筒５２の、内部と外部
に同時に行う。同時に、筒５２の端面も削られていく。

【００６５】（ｃ）これを、図２７（ｃ）に示すよう
に、圧電材料２０の中央部に達するまで行う。

【００６６】（ｄ）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工が進ん
で、中央部の所定の長さに達したら、圧電材料２０の反
対面から、同様に、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行
う。実際には、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工設備は動か
さず、圧電材料２０を反転させて加工する。

【００６７】（ｅ）図２７（ｅ）に示すように、圧電材
料２０の中央部付近に、凸レンズ形状が形成されたら、
ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工により発生した０．２μｍ
〜０．３μｍ程のイオンダメージ層を、機械的な、研磨
加工手段を使用して除去することにより、図２７（ｆ）
に示すように、電気的な特性が、良好なレンズ形状を円
筒形状の中心部に形成した、レンズ形状を中心部にとも
なった、外周にＲｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、保持
部分を一体形成した、共振子（振動子）を製作すること
ができる。

【００６８】なお、図２７では、両凸レンズ形状を加工
する例を示したが、他の形状に置いても、同様に、初期
の形状を保ったまま、加工を行うことで、所望の任意の
形状の共振子（振動子）を製造することができる。

【００６９】次に、リング状の保持部の内部に、凸レン
ズ形状振動部（共振部）を、極く薄い連結部を介して形
成する加工方法について説明する。

【００７０】図２８は、その加工方法を示すものであ
り、順に説明を行う。

【００７１】（１）厚板形状の圧電材料２０の両端部分
を、機械的な研磨加工やエッチング加工、又はその他の
手段を使用して、目的とする凸レンズ形状２０ａに形成
し、第１加工品を製作する。このときの圧電材料の厚み
は、目的とする厚みよりも、相当厚い。

【００７２】（２）第１加工品の、円柱形状に形成して
いる、凸レンズ形状の部分だけがＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工され、凸レンズ形状の部分以外は、ＤｒｙＥｔ
ｃｈｉｎｇ加工されないようにする。その方法は、第１
加工品の真上にガラス、石英、水晶、タングステン・シ
ーサイト、ニッケル、純鉄、プラスチックス又はその他
の素材でできている、円筒形状の加工補助具５０を置
き、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工により、第１加工品の
両側を同時に、または一方ずつ（本例では一方ずつ）、
ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工により、加工補助具５０も
同時に、表面を一様に蝕刻していく。これにより、円筒
形状の中心部分に極く薄い、凸レンズ形状に加工した
後、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工により発生した０．２
μｍ〜０．３μｍ程のイオンダメージ層を、機械的な、
研磨加工手段を使用して除去することにより、電気的な
特性が良好なレンズ形状を円筒形状の中心部に形成し
た、レンズ形状を中心部分にともなった、外周にＲｉｎ
ｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、保持部分を一体形成した、
振動部（共振部）を製作することができる。

【００７３】なお、図２８では両凸レンズ形状の加工方
法を示したが、圧電材料２０の両面の、初期の形状をフ
ラット、凹レンズ形状、又はその他の形状に加工するこ
とにより、初期の形状を、保ったままＤｒｙＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工により、厚みを薄くすることで、片凸レン
ズ、両フラット形状、片凸片凹形状、又はその他の任意
の形状に加工することができる。

【００７４】図２９は、リング状の保持部の内部に、凸
レンズ形状振動部（共振部）を、極く薄い連結部を介し
て形成する、別の加工方法を示すものである。順に説明
する。

【００７５】（１）円板形状の圧電材料２０の両端部分
に、先に機械的な、研磨加工、又はプレス成型（レンズ
を製作する方法）や、エッチング加工その他の手段を使
用して、目的とする凸レンズ形状に加工した補助型材５
１を密着させて取り付けるか、又はレジストなどの接着
剤を使用して、圧電材料２０に補助型材５１を貼り付け
る。なお、補助型材５１の材質としては、ガラス、レン
ズ、石英、水晶、タングステン・シーサイト、ニッケ
ル、純鉄、プラスチックス又はその他の素材を使用す
る。

【００７６】（２）補助型材５１の凸レンズ形状の部分
だけが、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工され、凸レンズ形
状の部分以外はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工されないよ
うに、補助型材５１の真上に、ガラス、石英、水晶、タ
ングステン・シーサイト、ニッケル、純鉄、プラスチッ
クス、又はその他の素材でできている、円筒形状の加工
補助具５０を置き、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工によ
り、加工補助具５０も、同時に、表面を一様に蝕刻して
いく。これにより、最初は、補助型材５１の表面が蝕刻
されていき、次いで、圧電材料２０の表面が蝕刻され
て、円筒形状の中心部分に極く薄い、凸レンズ形状が加
工される。、その後、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工によ
り発生した０．２μｍ〜０．３μｍ程のイオンダメージ
層を、機械的な、研磨加工手段を使用して除去すること
により、電気的な特性が、良好なレンズ形状を円筒形状
の中心部に形成した、レンズ形状を中心部分にともなっ
た、外周にＲｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、保持部分
を一体形成した、振動部（共振部）を製作することがで
きる。

【００７７】なお、図２９では圧電材料２０の両面に、
凸レンズ形状の、補助型材５１を密着させて取り付け、
エッチング加工を行ったが、補助型材５１の形状を凹レ
ンズ形状、又はその他の形状に加工することにより、初
期の形状を保ったまま、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工に
より、厚みを薄くすることで、片凸レンズ、両フラット
形状、片凸片凹形状、またはその他の任意の形状に加工
することができる。

【００７８】以上のようにして製造した振動部（共振
部）の両面に、図３０に示すように、Ａｌ，Ａｇ，Ａｕ
等の金属を蒸着して電極２３，２４を形成する。さら
に、ボンデイングマシンあるいは導電性接着剤を使用し
て、極く細い金線２６（例えば、１８μｍ程度）を電極
に接着する。通常であれば、蒸着だけを使用して電極及
びリードを形成するのであるが、円筒形状部の直径が小
さくて長さが長い場合には、蒸着だけでは電極及びリー
ドの形成ができないので、電極のみを蒸着で形成し、そ
の後に金線を電極に接着するようにした。

【００７９】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば下記の
効果を奏する。

【００８０】（１）円柱形状の段階にて、最終的に必要
とする目的のレンズ形状、片面凸レンズ形状、片面凹レ
ンズ形状、平板形状等の形状を円柱形状の両端に最初に
形成しておけば、ＤｒｙＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工
により端部から厚みを円形に均等に削っていくことによ
り、最終段階で所定の厚みの振動部を筒状の圧電素子の
内部に形成できる。

【００８１】（２）凸レンズ形状、又は凹レンズ形状を
した、補助型材を、平板形状の圧電材料に取り付ける
か、又はレジスト液、又はその他の接着材を使用して、
圧電材料に補助型材を貼り付けた後、ＤｒｙＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工を使用して、補助型材の形状を、圧電材料の
端面に、転写する加工技術を開発したことにより、光学
ガラス材料を使用して、光学レンズをプレス成型した、
片面がフラットで、片面が凸レンズ形状、又は片面がフ
ラットで、片面が凹レンズ形状の光学レンズを、プレス
成型を使用して加工し、この光学レンズである、補助型
材を、平板形状の圧電材料に取り付けて、ＤｒｙＥｔ
ｃｈｉｎｇ加工することで、プレス成型にて製作した、
光学レンズの表面精度、又はその他の機械的な、研磨加
工手段を使用して製作した、光学レンズの表面精度と、
同じ表面精度を有する、レンズ形状と、全く同じレンズ
形状を、平板形状の圧電材料の表面上に、転写すること
が出来るので、容易に、超高精度で、表面精度が高く
て、しかも、レンズ形状を中心部分にともなった、外周
Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、保持部分を一体形成
した、水晶振動子（水晶共振子）を製作することが出来
る。又は、容易に、水晶の結晶軸と、光学レンズの加工
軸を合致させることが出来るので、電気的な特性が、良
好な水晶振動子が出来る。

【００８２】（３）出来上がりの表面精度は、最初に、
円柱形状の両端に形成した、表面精度と同じ精度で出来
上がる。ただし、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工にて発生
するイオンダメージ層を除去しなければ、圧電素子本来
の、電気的な特性は回復しない。

【００８３】（４）円柱形状に、機械的な加工手段だけ
を使用して円筒形状を加工すると、厚みが限りなく薄
く、また掘削の深さが非常に深い穴を加工するには限界
がある。

【００８４】（５）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用
して、円柱形状の材料に円筒形状を形成するのであれ
ば、穴径が１０ｍｍ以下で、穴の長さが１５ｃｍ以上
で、肉厚が１ｍｍ程度の円形状の中心部分に、レンズ形
状の振動子（共振子）を加工することができる。

【００８５】（６）機械加工では、円筒を形成する際
に、肉厚の厚さを、薄くするのにある一定の限界がある
が、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用した、本発明の
方法を使用することにより、限りなく薄い、肉厚の竹の
筒形状、レンズ形状を中心部分にともなった、外周にＲ
ｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状の、保持部分を一体形成し
た、レンズ形状を加工することで、限りなく感度の良い
共振子（振動子）を製作することができる。

【００８６】（７）竹の筒形状の外周部分も、竹の筒形
状の内部をＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工するときに、同
時に加工することができることにより、竹の筒形状を構
成している、肉厚部分の厚さを、限りなく薄く加工する
ことが可能となる。

【００８７】（８）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工（ＲＩ
Ｅ加工）により発生する、イオンダメージ層を考慮しな
ければ、最初に、円柱形状の両端に形成した加工精度に
て、両端から厚みを、相対的に、相似形状に減少させる
ことができる。

【００８８】（９）極く肉厚が薄くて、穴径の直径が小
さくて、さらに、穴の長さが長い竹の筒形状で、中心部
分に、凸または、凹レンズ形状を形成した受圧面（発掘
面）を形成している、形状の構造の共振子（振動子）の
製作ができるので、音波をキャッチする性能が高くな
る。

【００８９】（１０）竹の筒形状の外形の直径が、例え
ば１／２インチ以下の、直径が極く小さい、共振子（振
動子）を製作することができるので、石油、またはメタ
ンガスなどの、極く深い地下層を掘削している、例え
ば、地下５０００ｍ以上の、深さのパイプの内部に挿入
して、地中深く吊り下げて、石油、メタンガスなどの圧
力、又は温度を、同時に、常時、測定することができる
ようになる。

【００９０】なお、現在、使用している圧力センサ（別
名クオーツセンサ）は、直径が３／４インチと、大きい
ものが使用されているので、石油、メタンガスの地層を
掘削している、パイプなどの内部に常時入れることがで
きない。

【００９１】（１１）圧力センサの性能が向上するほど
に、地中深くにある石油、メタンガス等の地下資源の探
査をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造工程を示す流れ図である。

【図２】本発明による圧電素子の凸レンズ形状が形成
される説明図である。

【図３】表材はＡＴカットで、厚みが厚い水晶振動子
のリアクタンス周波数特性図である。

【図４】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と、それを発振させた、Ｓ
ｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、
水晶振動子の、上面図と、縦断面図である。

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

【図６】水晶振動子を、干渉顕微鏡で形状を測定し
た、形状測定図である。

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

【図８】ＰｅａｋｔｏＶａｌｌｅｙ（Ｐ−Ｖ）の
変化を示した、グラフである。

【図９】ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅに形成された、凸レンズ形状の、曲率半径
の、逆数の変化を示した、グラフである。

【図１０】ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓ
ａＴｙｐｅの、Ｃｏｎｃａｖｅ側の中心部分の、表面
粗さの変化を示した、グラフである。

【図１１】本発明の音響−電気変換器の実施例を示す
断面図である。

【図１２】先の提案による実施例を示す上面図であ
る。

【図１３】先の提案によるによる加工方法を示す断面
図である。

【図１４】先の提案による実施例における加工工具を
示す側面図である。

【図１５】先の提案による実施例における砥石の実施
例を示す側面図及びそのＡ−Ａ断面図である。

【図１６】先の提案による実施例における加工された
実施例を示す断面図である。

【図１７】先の提案によるの実施例における砥石の他
の例を示す側面図及び平面図である。

【図１８】先の提案による実施例における加工工具の
他の例を示す断面図である。

【図１９】先の提案による実施例における加工工具の
他の例を示す断面図である。

【図２０】先の提案による実施例における加工工具の
他の例を示す断面図である。

【図２１】先の提案による実施例における加工工具
の、実際の製作図を示す側面図及び上面図である。

【図２２】先の提案による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断面図及び側面図であ
る。

【図２３】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２４】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２５】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２６】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２７】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２８】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図２９】本発明の音響−電機変換器、又はその他の
目的に使用する共振子（発振子）の製造工程を示す断面
図である。

【図３０】本発明により振動部に電極及び金線リード
を形成した状態の正面図である。

【符号の説明】

２１，５４円筒２２受圧面２３，２４電極２５増幅器２６金線５０加工補助具５１補助型材１００水晶基板１０１くぼみ１０２フレーム部１０３上定盤１０４下定盤１０５研磨パッド１０６キャリア

───────────────────────────────────────────────────── 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 41/18 １０１ＢＨ０３Ｈ 3/02 41/22 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電材料からなるリング状の保持部の内
部に、薄肉の振動部が一体に形成された圧電素子。
【請求項２】圧電材料からなる筒状体の内部中央に、
薄肉の振動部が一体に形成された圧電素子。
【請求項３】振動部の両面中央に一対の電極が蒸着さ
れ、各電極に金線がリード線として引き出されているこ
とを特徴とする圧電素子。
【請求項４】最終厚みよりも厚い圧電材料の表面に、
最終目標のプロフィルの形状を形成した後、反応性イオ
ンエッチング（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工）加工によ
り、前記圧電材料の両端の表面を、当該圧電材料の中心
方向に向かって、均一に厚みが減少するようにエッチン
グ加工し、目的とする最終厚み及びプロフィルの振動部
を形成することを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項５】圧電材料からなる棒状体の表面に最終目
標のプロフィルの形状を形成した後、反応性イオンエッ
チング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工）により、前
記棒状体の表面を、当該棒状体の周壁の厚み部分を残し
当該棒状体の中心方向に向かって均一に厚みが減少する
ようにエッチング加工し、筒状体になった棒状体の内部
中央に前記最終厚み及びプロフィルの振動部を形成する
ことを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項６】最終厚みよりも厚い圧電材料の両端表面
に、最終目標のプロフィルの形状を形成した後、反応性
イオンエッチング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工）
により、前記圧電材料の両端の表面を、当該圧電材料の
中心方向に向かって、均一に厚みが減少するようにエッ
チング加工し、目的とする最終厚み及びプロフィルの振
動部を形成することを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項７】圧電材料からなる棒状体の両端表面に最
終目標のプロフィルの形状を形成した後、反応性イオン
エッチング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工）によ
り、前記棒状体の端面の表面を、当該棒状体の周壁の厚
み部分を残し当該棒状体の中心方向に向かって均一に厚
みが減少するようにエッチング加工し、筒状体になった
棒状体の内部中央に前記最終厚み及びプロフィルの振動
部を形成することを特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項８】圧電材料からなる棒状体の両端表面に、
最終目標のプロフィルの形状を形成している、レンズ形
状に加工した補助型材を密着させて取り付けた後、反応
性イオンエッチング加工（ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加
工）により、前記棒状体の表面上に、密着させて取り付
けている、レンズ形状に加工した補助型材の表面を蝕刻
していき、これにより、最初は補助型材の表面が蝕刻さ
れていき、次いで、圧電材料の表面が蝕刻されて、補助
型材と同じ形状をした、レンズ形状に圧電材料を形成す
ることを特徴とする圧電素子の加工方法。
【請求項９】振動部の両面中央に一対の電極を蒸着
し、各電極に金線の先端を接着し、金線をリード線とし
て引き出すことを特徴とする請求項４から８に記載の圧
電素子の製造方法。