JP2002018698A

JP2002018698A - 水晶振動子の研磨方法

Info

Publication number: JP2002018698A
Application number: JP2000206993A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Okamoto; 謙蔵岡本; Toshio Shibata; 寿男柴田
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2000-07-07
Filing date: 2000-07-07
Publication date: 2002-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】生産性を高めて振動特性を良好に維持した水晶
振動子の研磨方法及び研磨容器を提供する。【構成】矩形状とした水晶片と研磨剤とを研磨容器に投
入して回転軸に対する断面を円とした内周曲面に倣って
前記水晶片の主面を研磨し、前記水晶片の長さ方向と幅
方向とのいずれにも曲面を形成してなる水晶振動子の研
磨方法において、前記研磨容器における回転軸に対する
中心断面の曲率に対して幅方向の曲率を異ならせた構成
とする。また、矩形状とした水晶片と研磨剤とを投入し
て回転軸に対する断面を円として前記水晶片の主面を回
転方向の内周曲面に倣って研磨する水晶振動子の研磨容
器において、前記回転方向の内周曲面の曲率に対して幅
方向の曲率を異ならせた構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水晶振動子の研磨方
法及び研磨容器を産業上の技術分野とし、特に矩形状と
した水晶片の振動特性及び生産性を高めた研磨方法及び
これに適用する研磨容器に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）水晶振動子は周波数及び
時間の基準源あるいはフィルタ素子として、各種の電子
機器に広く使用されている。このようなものの一つに、
振動エネルギーを中央領域に閉じこめて振動特性を良好
にするため、ベベルやコンベックス等の曲面加工を施し
たものがある。この場合、特に量産用では、一般に研磨
容器が使用される。

【０００３】（従来技術の一例）第４図及び第５図は従
来例を説明する研磨容器の図である。研磨容器１は回転
軸（Ａ−Ａ‘）に対して断面を円とした筒体（第４図）
及び球体（第５図）としたものが一般に使用される。こ
れらは、いずれも研磨容器１内に例えば短冊状とした水
晶片２と研磨材３を投入する。そして、研磨容器１の軸
中心とした回転に伴い、研磨容器１の内壁と水晶片２と
の相対的な移動によって、水晶片２の主面を回転方向の
内壁に倣った形状に研磨する。

【０００４】なお、研磨容器１の回転は、生産性を高め
る場合には遠心力を利用した所謂バレル研磨方式等が採
用される。但し、この場合でも、結果的には、研磨容器
１は軸中心に対して回転し、水晶片２との相対的な移動
によって研磨される。

【０００５】このようなものでは、研磨容器１を円筒体
及び球体とした場合でも、水晶片２の主面は前述のよう
に、概ね、回転方向の内壁に倣った形状に研磨される。
厳格には、研磨容器１の内壁と水晶片２との間には研磨
剤３が介在し、水晶片２の当接する外周ほど押圧力が強
いので、全体的に曲面状とするコンベックスを例にする
と、水晶片の主面中央から外周に向かって曲率は大きく
なる即ち曲率半径は小さくなる（第６図）。

【０００６】そして、研磨容器１を円筒体とした場合
は、水晶片２の長さ及び幅方向の両端側がランダムに内
壁に接するので、研磨材３がないとすると長さ及び幅方
向の両端からほぼ同量に研磨される即ち長さ及び幅方向
の両端中央からの長さＡ、Ｂを同一としたベベル面４が
形成される（第７図）。図中の符号５は平坦面である。
但し、研磨剤３の影響によって長さ方向の両側のベベル
面４が長くなる。これに対し、球体の場合は長さ方向の
両端側のみが常時内壁に接して研磨されるので、両端側
から球面状に研磨される（第８図）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】（従来技術の問題点）
しかしながら、上記構成の研磨容器１ではそれぞれ次の
問題があった。すなわち、研磨容器１を円筒体とした場
合には、前述のように長さ及び幅方向にほぼ同量で研磨
されるベベル面４を形成する。したがって、幅方向のベ
ベル面が必要以上に深くなって平坦面５の対向面積が減
少し、クリスタルインピーダンスを増加させて振動特性
を悪化させる。

【０００８】このことから、幅方向を最小限にしてベベ
ル面を形成すると、長さ方向のベベル量（長さ）が小さ
く、中央部（平坦面）の厚みに対して両端部の厚みを充
分に小さくできない。したがって、振動の変位方向であ
るＸ軸方向での振動エネルギーの閉じ込めを不充分とす
る。そして、通常では、水晶片２の長さ方向の両端部あ
るいは一端部を保持する。したがって、この場合には、
両端部から振動エネルギーが保持系に漏れてＣＩを大き
くして振動特性を劣化させる。

【０００９】また、研磨容器１を球体とした場合には、
水晶片２を一方向（ここではＸ軸）に長い矩形状とする
と、前述のように長さ方向の両端側から研磨される。し
たがって、Ｚ‘軸方向にもベベル面４を形成しようとす
ると主面中央の平坦面（領域）５は円になる（第９
図）。しかし、この場合には平坦面５の面積を小さく
し、前述のようにＣＩを大きくする。

【００１０】また、これを形成するためには、曲率半径
が大きく曲率の小さな球体を使用する必要がある。しか
し、この場合は、Ｘ軸方向のベベル角が浅くて、前述の
ように中央の平坦面の厚みに比較し、両端側の厚みを大
きくする。したがって、エネルギーの閉じ込め効果が減
殺される。

【００１１】なお、中央部の振動領域の厚みに対して両
端部のそれは小さいほど閉じこめ効果は大きい。すなわ
ち、両端側の厚みが小さいほど、厚みすべり振動の変位
が最も小さい節点に近接する。したがって、両端部の厚
みが小さいほどエネルギー閉じ込め効果は大きく、保持
系による影響を回避できる。

【００１２】このようなことから、例えば振動周波数帯
を４ＭＨｚ帯として水晶片２の長さを約８ｍｍ、幅を
１．６〜２．４ｍｍとした場合には、例えば次の研磨方
法が採用されていた。但し、水晶片２の長さはＸ軸方
向、幅はＺ‘軸方向とする。すなわち、先ず、研磨容器
１を球体として水晶片２を研磨し、長さ方向の両端側に
球面としたベベル面を形成する。次に、円筒体で研磨し
て幅方向の両端から曲面としたベベル面を形成してい
た。また、この逆工程としていた。

【００１３】このようにすれば、水晶片２の長さ方向の
両端側にベベル面４を形成してＸ軸方向に変位する振動
エネルギーを閉じこめ、しかも幅（Ｚ‘軸）方向にも小
さなベベル面４を形成するので端面反射による振動エネ
ルギーを分散する。そして、平坦部の面積を大きくする
のでＣＩを小さくして振動特性を良好にする。しかし、
この研磨方法では、球及び円筒体による二度の研磨工程
を要するので、生産性を低下させる問題があった。

【００１４】（発明の目的）本発明は生産性を高めて振
動特性を良好に維持した水晶振動子の研磨方法及び研磨
容器を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、矩形状水晶片
の主面を曲面状に加工する研磨容器の回転方向の中心断
面と幅方向との曲率を異ならせたことを基本的な解決手
段とする。

【００１６】

【作用】本発明では、研磨容器の回転方向と幅方向との
いずれにも曲率を形成する。したがって、矩形状とした
水晶片の研磨当初は、球体と同様に水晶片の４隅部が研
磨容器の内壁に当接する。そして、水晶片の主面が内壁
に対してランダムに位置して研磨されるとすると、４隅
部から長さ及び幅方向に均等に研磨される。これによ
り、長さ方向の両端側の中央部が先に研磨され、幅方向
の両端側の中央部は遅れて研磨される。

【００１７】ここまでは、球体の動作と同様になる。し
かし、本発明では回転方向と幅方向との曲率を異にす
る。したがって、研磨後における両主面の平坦面は水晶
片の長さ方向を長軸、幅方向を短軸とした楕円状とな
る。そして、幅方向に対して長さ方向のベベル量が多く
なる。これにより、幅方向のベベル量を少なくして平坦
面の対向面積を大きくする。

【００１８】したがって、水晶片の長さ及び幅方向にも
ベベル面を形成して振動エネルギーを閉じこめしかも平
坦面の対向面積を大きくするので、ＣＩを小さくして振
動特性を良好にする。そして、研磨工程を１工程とす
る。以下、本発明の一実施例を説明する。

【００１９】

【実施例】第１図は本発明の一実施例を説明する研磨容
器１の図である。なお、前従来例図と同一部分には同番
号を付与してその説明は簡略又は省略する。研磨容器１
は金属からなり、両端側が蓋（未図示）によって閉塞さ
れた太鼓状（ビアダル状）とする。すなわち、回転軸に
対する内周断面を円とし、幅方向の内周を円弧状の曲面
とする。そして、この例では、内周断面における中心断
面の曲率を幅方向の曲面のそれより大きくする。

【００２０】換言すると、内周断面における中心断面の
曲率半径を幅方向の曲面のそれより小さくする。例え
ば、研磨容器における中心断面の曲率半径Ｒ1を５０ｍ
ｍ、幅方向の曲率半径Ｒ2を１００ｍｍとする。

【００２１】このようなものでは、水晶片２及び研磨剤
３の投入される研磨容器１の底部断面（図中のＢ−Ｂ
‘断面）は、第２図に示したように楕円になる。そし
て、楕円の長軸ｒ2と短軸ｒ1との比ｒ1／ｒ2は、中心断
面と幅方向との曲率半径の比Ｒ1／Ｒ2になる。なお、球
体の場合は円になる。

【００２２】このことから、研磨容器１を軸（Ａ−
Ａ‘）中心として回転すると、水晶片の主面は長軸及び
短軸の比ｒ1／ｒ2を常に一定として楕円状に研磨され
る。すなわち、長軸及び短軸の比ｒ1／ｒ2を維持しなが
ら、楕円形状を小さくして研磨される。但し、研磨容器
内では水晶片はランダムに向きを変えている、要するに
研磨容器の内壁曲面に対して水晶片の主面が対向して回
転している状態である。

【００２３】したがって、水晶片２の外形寸法を前述の
８×１．６〜２．４ｍｍ、例えば８×２ｍｍとして、長
さ及び幅方向にベベル面を形成すると、第３図の平面図
に示したように長さ方向の両端側でベベル量（長さ）を
大きくして（それぞれ２ｍｍ程度）、幅方向を最小限に
し得る。

【００２４】これにより、長さ方向の両端側での厚みを
小さくして、エネルギー閉じ込めを充分にする。また、
幅方向には小さなベベル面を形成するので、端面反射等
を防止して、平坦面を大きくできる。したがって、ＣＩ
を小さく維持して振動特性を良好にする。そして、研磨
工程を一工程とするので生産性を高められる。

【００２５】

【他の事項】上記実施例では、研磨容器１の中心断面を
５０Ｒ、幅方向を１００Ｒとしたが、これに限らず水晶
片２の外形に応じて任意に設定でき、中心断面より幅方
向の曲率半径を小さくしてもよい。また、水晶片２の主
面に平坦面を形成する場合に適用したが、研磨容器自体
は長さ及び幅方向でコンベックスとする場合にも適用で
きる。

【００２６】なお、本発明に類する従来技術として特開
2000−158320号公報が存在するが、これは回転軸に対す
る断面を楕円として、幅方向にはベベル面を形成するこ
となく、特に水晶片の長さ方向の両端側を連続的に曲率
の変化する曲面に形成することを意図したもので、本件
発明とは明確に相違する。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、矩形状水晶片の主面を曲面状
に加工する研磨容器の回転方向の中心断面と幅方向との
曲率を異ならせたので、生産性を高めて振動特性を良好
に維持した水晶振動子の研磨方法及び研磨容器を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を説明する研磨容器の図であ
る。

【図２】本発明の一実施例を説明する図で、第１図のＢ
−Ｂ‘における平面図である

【図３】本発明の一実施例を説明する水晶片の平面図で
ある。

【図４】従来例を説明する研磨容器（円筒体）の図であ
る。

【図５】従来例を説明する研磨容器（球体）の図であ
る。

【図６】従来例を説明するコンベックス加工とした水晶
片の断面図である。

【図７】従来例を説明するベベル加工とした水晶片の平
面図である。

【図８】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【図９】従来例を説明する水晶片の平面図である。

【符号の説明】

１研磨容器、２水晶片、３研磨剤、４ベベル
面、５平坦面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】矩形状とした水晶片と研磨剤とを研磨容器
に投入して回転軸に対する断面を円とした内周曲面に倣
って前記水晶片の主面を研磨し、前記水晶片の長さ方向
と幅方向とのいずれにも曲面を形成してなる水晶振動子
の研磨方法において、前記研磨容器における回転軸に対
する中心断面の曲率に対して幅方向の曲率を異ならせた
ことを特徴とする水晶振動子の研磨方法。
【請求項２】矩形状とした水晶片と研磨剤とを投入して
回転軸に対する断面を円として前記水晶片の主面を回転
方向の内周曲面に倣って研磨する水晶振動子の研磨容器
において、前記回転方向の内周曲面の曲率に対して幅方
向の曲率を異ならせたことを特徴とする水晶振動子の研
磨容器。