JP2002368572A

JP2002368572A - 圧電素子、又は電子素材、及び音響−電気変換器、及びその製造方法

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Publication number: JP2002368572A
Application number: JP2001209997A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nagaura; 善昭長浦
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】従来困難とされた、製造限界の厚みよりも薄
い、水晶、セラミックス、ニオブ酸リチウムなどの、圧
電素子、又は、シリコン、ガリウムヒ素などの、電子材
料を、３次元、立体構造体の、立体構造である、２段階
形状型、又は２段階形状型以上の、段階形状型をした、
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅに加工するための製造方法お
よび、光学レンズの製造方法を提供する。【解決手段】外周である、保持部分は、厚くて、中心
部分に向かうほどに、２段階形状型、又は２段階形状型
以上の、段階形状に、中心部分に向かうほどに、薄くな
っている形状の、共振子（振動子）であることを特徴と
する圧電素子。水晶基板に対してエッチング加工等の多
段階加工により所望の段階飛状に加工した後、エッチン
グ歪み除去のため基板の上下から圧力をかけて研磨加工
すると、水晶振動子（共振子）の中心部分が理想的な凸
レンズ形状に仕上げられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固有振動数を、飛
躍的に高めることのできる、水晶、セラミックスなど
の、圧電素子、又はシリコン、ガリウムヒ素などの、電
子材料、及び電子素材、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Ｉｎｄ
ｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａＥ
ｔｃｈｉｎｇ（ＩＣＰ）又はプラズマエッチング（略し
て、化学的な、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ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、両面研
磨加工機械（両面ラップ盤）による製造法では、現在３
０．０μｍ（＝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分を形成すること
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
１０５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１
００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１０１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Ｄｒｙ
Ｅｔｃｈｉｎｇ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、電気的に、特性が、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、一段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋ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−ＣｏｎｖｅｘＴｙｐｅ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、一段階形状型をしたＳｉ
ｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの作製、多量生
産を考え、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒにマスキングを行
ない、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ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ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒに、Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工で振動部分の厚さを、３２．６８
μｍとした物であり、このＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ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、Ｍｅｃｈａ
ｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ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、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅ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。Ｒ
Ｆｐｏｗｅｒ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ｆｉｒｓｔＤｒｙＥｔｃ
ｈｉｎｇ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−ｆ
ｒｅｑｕｅｎｃｙＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ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、一段階形状型をした、Ｓｉｎ
ｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴ
ｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋを、Ｄｕａｌ−ｆ
ａｃｅＬａｐｐｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ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、ＵｐｐｅｒＬａｐ
ｐｉｎｇＰｌａｔｅを、鉄とアルミのものの、２種類
を使用した。鉄のＵｐｐｅｒＬａｐｐｉｎｇＰｌａ
ｔｅ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、一段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄ
ｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、Ｑｕ
ａｒｔｚＢｌａｎｋ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、Ｄｕａｌ−ｆａｃｅ
ＬａｐｐｉｎｇＭａｃｈｉｎｅであっても、一段階形
状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔ
ｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎ
ｋを加工素材とすれば、Ｐｌａｎｏ−ＣｏｎｖｅｘＴ
ｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＯｓｃｉｌｌａｔｏｒ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、一段階形状型
をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄ
ＭｅｓａＴｙｐｅ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、アルミニウムの場合、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、一段階形状
型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅ
ｄＭｅｓａＴｙｐｅの、Ｃｏｎｃａｖｅ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（一段階形状型をした、Ｓ
ｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅ、又は一段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−
ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ）
を形成後、０．３μｍから０．４μｍ程度を、Ｍｅｃｈ
ａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ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、一段
階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅ
ｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅでも、一段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅ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、５０から１５０とする、最適の比率であ
る、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１１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２
３，２４を金属蒸着等により形成し、金線２６を電極２
３，２４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
−ｃｏｎｖｅｘ）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（ｐ
ｌａｎｏ−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２２を、円筒２１及び円筒５４に、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８．００
０〜５０．０００ｒｐｍ）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、穴又は空間部分４７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。

【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３
２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３
２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３
２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３
２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３
２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までの回転数まで、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、音響
−電気変換器を加工する、加工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、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。

【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、又はＣＩＰ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
ス、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、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、０．２μ
ｍ〜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、及び図２９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、及び図２９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、
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、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、又はその他の手
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５１を密着させて取り付けるか、又はレジスト
（例えば、東京応化工業株式会社が製造している、ＯＳ
ＰＲというレジスト）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５
１の材質としては、ガラス、光学ガラス、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、光学ガラス、
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、ＤｒｙＥｔｃｈｉ
ｎｇ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】図３０に示しているのが、図２８、及び図
２９と異なるのは、補助型剤５１の形状が、レンズ形状
を、中心部分にともなった、外周に、Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐ
ｐｏｒｔ形状（枠付き形状）の、保持部分を一体形成し
た、光学レンズを、プレス形成、又はその他の加工手段
を使用して製作した、補助型材５１を使用しているとこ
ろが、図２８、及び図２９と、図３０の相違点である。
図３０の加工方法であれば、図２８、及び図２９にて説
明した、ガラス、光学ガラス、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
はその他の素材で出来ている、円筒形状の加工補助具５
０を使用することなく、容易に図３０（ｆ）に示してい
るような、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、水晶振動子（水晶共振子）を製作することが
出来る。

【００７８】補助型材５１の材質としては、ガラス、石
英、水晶、タングステン・シーサイト、ニッケル、純
鉄、プラスチックス、又はその他の素材でもよいが、最
もよいのは、水晶と同じ材質である、石英ガラスを使用
して、プレス成型した補助材５１を使用するとよいが、
他の材質を使用してもよい。

【００７９】なお、図３０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
るか、又はレジストなどの接着剤を使用して、貼り付け
て、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行ったが、補助型材
５１の形状を、凸レンズ形状、又は凹レンズ形状、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、両面フラット形状、片凸片
凹形状、両凸形状、または、その他の、任意の形状に加
工することができる。

【００８０】以上のようにして製造した、振動部（共振
部）の両面に、図３１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、極く、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。

【００８１】次に、図３２、図３３、図３４及び図３５
に示しているのは、化学的な、ＷｅｔＥｔｃｈｉｎｇ
加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工による、２段階
形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの作製、
多量生産を考え、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒにマスキン
グを行ない、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、
又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工で作製したものを使用
した。その形状を、図３２（ａ）、図３３、図３４
（ａ）、及び図３５（ａ）に示す。８０μｍのＱｕａ
ｒｔｚＷａｆｅｒに、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工で振動部分
の厚さを、最初に、第１回目のマスキングを行ない、図
３２（ｂ）、図３３（ｂ）、図３４（ｂ）、及び図３５
（ｂ）に示しているように、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒ
の両側から２５μｍずつ、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行な
い、振動部分の厚さを３０μｍとした後、第２回目のマ
スキングを行ない、図３２（ｃ）、図３３（ｃ）、図３
４（ｃ）、及び図３５（ｃ）に示しているように、３０
μｍ残っている振動部分の厚さを、さらに、両側から１
３μｍずつＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又
はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行ない、振動部分の厚
さを４μｍとしている。

【００８２】図３２、及び図３３に示しているように、
最初に、第１回目のマスキングで、ＱｕａｒｔｚＷａ
ｆｅｒに図３２（ａ）、及び図３３（ａ）に示している
丸型形状、又は図３４（ａ）に示している、６角形状、
又は図３５（ａ）に示している、４角形、状、又はその
他の形状の振動部分の厚さが、３０μｍのＱｕａｒｔｚ
Ｂｌａｎｋを、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加
工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工にて形成した後、
第２回目のマスキングを行ない、図３２（ｃ）、図３３
（ｃ）、図３４（ｃ）、及び図３５（ｃ）に示している
ような、振動部分の厚さを４μｍとする加工、手段なら
ば、下記のような利点がある。

【００８３】外周の形状が４角形状、又は長方形状
でも、電気的な特性がよい形状である、振動部分の形状
を、真円形状、又は丸型形状にすることが出来る。

【００８４】図３２、及び図３３に示しているよう
に、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの、外周の形状が４角形
状、又は長方形状の場合、振動部分の形状を、真円形
状、又は丸型形状にすると、水晶の結晶方向の、目印が
ない為に、結晶方向を判断することが出来なくなるの
で、振動部分の形状を丸型形状に加工する場合には、図
３２（ａ）、及び図３３（ａ）に示しているような形状
に、Ｅｔｃｈｉｎｇ加工して、結晶方向の目印とする必
要性がある。

【００８５】図３２、図３３、図３４、及び図３５
に示している、外周の形状が、４角形状であれば、多量
生産を考えた場合、外周の形状が、丸型形状の場合と比
較すると、切断が容易であるが為に、多量生産が容易で
ある。

【００８６】外側（外周）の形状は、４角形状でも
よいが、振動部分の形状は、真円形状、又は丸型形状の
場合のほうが、水晶振動子（水晶共振子）としての、電
気的な、特性が、最も良好な形状となる。

【００８７】図３２（ｃ）、図３３（ｃ）、図３４
（ｃ）、及び図３５（ｃ）に示しているように、振動部
分の厚さを４μｍとした場合、最も良好な、電気的な特
性を発揮させるには、口径に対する厚さの比（ｄ／ｔ）
を８０前後とする必要性がある。最適の口径比（ｄ／
ｔ）を８０とした場合、振動部分の厚さが４μｍなら
ば、振動部分の直径は、４μｍ×８０→０．３２ｍｍ
が、最適の振動部分の直径となる。振動部分の直径が
０．３２ｍｍで、振動部分の厚さが４μｍで、振動部分
の形状が、真円形状、又は丸型形状のＱｕａｒｔｚＢ
ｌａｎｋを、最初の厚さが８０μｍの素材から、１回だ
けのマスキングにて、７６μｍの深さを、Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工することは、不可能である。
振動部分の直径が０．３２ｍｍと小さくなると、Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工の場合、フッ化水素酸
などの溶液の表面張力の作用、及び結晶の異方性が発生
することにより、均一なＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工が、出来ないが為である。段階的に、少なくと
も、２段階、又は２段階以上のＣｈｅｍｉｃａｌＥｔ
ｃｈｉｎｇ加工するのであれば、直径が０．３２ｍｍ以
下の加工が出来る。

【００８８】ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用す
るのであれば、振動部分の直径が、０．３２ｍｍと小さ
くても問題はない。

【００８９】２段階形状、又は２段階形状以上に、
段階的に、薄くした、２段階形状型をした、Ｇｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅであれば、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工で発生し
たダメージ層を、機械的な、研磨加工で除去することが
容易となる。

【００９０】図３６、図３７、図３８、及び図３９に示
しているのは、図３２、図３３、図３４、及び図３５に
示しているのとは、形状が異なり、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの作製、多量生産を
考え、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒにマスキングを行な
い、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒ
ｙＥｔｃｈｉｎｇ加工で作製したものを使用した。そ
の形状を、図３６（ａ）、図３７（ａ）、図３８
（ａ）、及び図３９（ａ）に示す。８０μｍのＱｕａｒ
ｔｚＷａｆｅｒに、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工で振動部分の
厚さを、最初に、第１回目のマスキングを行ない、図３
６（ｂ）、図３７（ｂ）、図３８（ｂ）、及び図３９
（ｂ）に示しているように、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒ
の片側から６０μｍ、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行ない、振
動部分の厚さを２０μｍとした後、第２回目のマスキン
グを行ない、図３６（ｃ）、図３７（ｃ）、図３８
（ｃ）、及び図３９（ｃ）に示しているように、２０μ
ｍ残っている振動部分の厚さを、さらに、１６μｍＣ
ｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥ
ｔｃｈｉｎｇ加工を行ない、振動部分の厚さを４μｍと
している。図３６、図３７、図３８、及び図３９に示し
ている、振動部分の厚さを４μｍとする加工手段ならば
図３２、図３３、図３４、及び図３５にて説明したと同
様の、利点があるのと、図３２、図３３、図３４、及び
図３５にて説明した利点以外の、下記のような利点もあ
る。

【００９１】２回、又は２回以上の複数回、マスキ
ングを行なって、口径比を大きくする、Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ
加工を行なっても、最終的に、口径比（ｄ／ｔ）を、電
気的な、特性が最適な８０前後とすることで、図２
（ａ）にて説明した、凹部構造なので、機械的な研磨加
工を行なうことで、図３８（ｃ）に示しているように、
圧力分布を広くとることが出来る、凹部構造とすること
になり、一段と、曲率の大きい、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖ
ｅｘ形状というよりも、Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ
形状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ形状に、極く、近い、理
想的な、凸レンズ形状となり、電気的な、特性が、大変
によくて、振動部分の、厚さが、０．５μｍ以下で、例
えば、ＢＴｃｕｔの場合、基本波で、約５，０ＧＨｚ
と、極く、薄い、水晶振動子（水晶共振子）が出来あが
る。

【００９２】目的とする口径比である、振動部分の
外周に、別の凹部構造を形成することで、目的とする、
振動部分の直径が、極く小さくても、階段形状の構造な
ので、電極の形成が容易となる。

【００９３】ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加
工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工が終了した後、Ｅ
ｔｃｈｉｎｇ加工により発生した、ダメージ層（加工変
質層）を除去する為の、機械的な、研磨加工を行なうの
に、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの形状が、段階的に、中
心部分に向かって、薄くなっている構造なので、研磨加
工が容易となる。

【００９４】図４０、図４１、図４２、及び図４３に示
しているのは、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓ
ｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、加工方法を示
している、図４０（ｂ）、図４１（ｂ）、図４２
（ｂ）、及び図４３（ｂ）に示しているように、最初
に、厚さが８０μｍのＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒに、
第１回目のマスキングを行なって、Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工
を使用して、片側から、直径が０．３２ｍｍの、真円形
状、又は丸型形状、又は４角形状、又は６角形状、又は
その他の形状で、Ｅｔｃｈｉｎｇ加工の深さが、片側か
ら、１６μｍの深さの加工を行なった後、図４０
（ｃ）、図４１（ｃ）、図４２（ｃ）、及び図４３
（ｃ）に示しているように、第２回目のマスキングを行
なって、図中に示しているように、再度、Ｃｈｅｍｉｃ
ａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工を使用して、直径が１．６ｍｍで、形状は丸型形
状の形状、又は４角形状の形状、又は６角形状で、Ｅｔ
ｃｈｉｎｇ加工の深さが、片側から６０μｍの深さの加
工を行なうことにより、振動部分の直径は、０．３２ｍ
ｍで、振動部分の厚さが４μｍとなる加工方法を示して
いる。

【００９５】尚、図４０（ｃ）、図４１（ｃ）、図４２
（ｃ）、及び図４３（ｃ）に示しているような形状を、
ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工にて形成した後、Ｅｔｃｈｉｎｇ加
工により発生した、ダメージ層を除去する目的で、機械
的な、研磨加工を行なうことで、より一段と、電気的
な、特性を向上させることが出来る。

【００９６】図４４、図４５、図４６、及び図４７に示
しているのは、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓ
ｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、加工方法を示
している、図４４（ｂ）、図４５（ｂ）、図４６
（ｂ）、及び図４７（ｂ）に示しているように、最初
に、厚さが８０μｍのＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒに、第
１回目のマスキングを行なって、ＣｈｅｍｉｃａｌＥ
ｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使
用して両側から、直径が０．３２ｍｍの、真円形状、又
は丸型形状で、Ｅｔｃｈｉｎｇ加工の、片側の深さが、
１２μｍの深さの加工を行なった後、図４４（ｃ）、図
４５（ｃ）、図４６（ｃ）、及び図４７（ｃ）に示して
いるように、第２回目のマスキングを行なって、図中に
示しているように、再度ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用し
て、直径が１．６ｍｍで、形状は、丸型形状、又は４角
形状の形状、又は６角形状の形状で、Ｅｔｃｈｉｎｇ加
工の深さが、両側から、２６μｍずつの深さの加工を行
なうことにより、振動部分の直径が０．３２ｍｍで、振
動部分の厚さが４μｍとなる加工方法を示している。

【００９７】尚、図４８に示しているのは、振動部分の
厚さが、０．８μｍとなる形状の、最適な寸法図を示し
ている。ＡＴｃｕｔの場合、０．８μｍは、約２．１Ｇ
Ｈｚとなる水晶振動子（水晶共振子）を作製することが
出来る。これは、次世代の携帯電話を、極く小さくする
ことになる。

【００９８】図４４（ｃ）、図４５（ｃ）、図４６
（ｃ）、図４７及び図４８（ｃ）に示しているような形
状を、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、又はＤ
ｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工にて形成した後、Ｅｔｃｈｉ
ｎｇ加工により発生した、ダメージ層を除去する目的
で、機械的な、研磨加工を、両面研磨加工機械（ラップ
盤）、又はその他の研磨加工手段を使用して、両面の研
磨加工を行なう場合、図４４（ｃ）、図４５（ｃ）、図
４６（ｃ）、図４７及び図４８（ｃ）に示しているよう
に、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋに形成している形状が、
段階的に形成されていることと、振動部分の直径が２段
階以上で、広く構成されていることにより、ラップ盤、
又はバレル研磨加工、又は超音波研磨加工、又はその他
の研磨加工手段を、使用して研磨加工を行なうときに、
酸化セリウムなどの研磨剤が、上下から、進入しやすく
なるので、機械的な、研磨加工が、一段と、しやすくな
ることになり、より一段と、電気的な、特性が向上し
た、水晶振動子（水晶共振子）を製作することが出来
る。

【００９９】図４９、図５０、図５１、図５２、及び図
５３に示しているのは、多量生産を行なう場合の問題点
として、下記の３点が発生する。この３つの問題点を解
決するための形状、及び寸法図の、例題を図示してい
る。

【０１００】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−
ＳｉｎｇｌｅＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅを、Ｐｌａｎ
ｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状にすると、口径比（ｄ／ｔ）は８
０前後が、最適と、実験結果から、判断することが出来
る。

【０１０１】１ｉｎｃｈ×１ｉｎｃｈ以上のｗａ
ｆｅｒを使用するので、板厚の厚さは、８０μｍ以上の
厚さとなる。

【０１０２】水晶の結晶状態の、異方性のために、
振動部分の、口径の直径に対して、１／２０以上の深さ
の、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を行なう
と、異方性が露出する。

【０１０３】上記の３点を解決する手段としては、図４
９、図５０、図５１、図５２、及び図５３に示している
ように、二段階で、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ
加工を行なって、中心部分に形成している、小さい口径
の、第１の振動部分を、最初に加工して、第１の振動部
分の外周に形成している、大きい口径の、第２の振動部
分（第２の溝部分）を、２番目に加工して、第１の振動
部分と、第２の溝部分（第２の溝部分）を、相対的に、
ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工すれば、上記の
３点は、解決することが出来る。

【０１０４】第１の振動部分の、口径の直径に対して、
１／２０以上の深さの、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工を行なうと、水晶の結晶状態の、異方性が露出
するので、第１の振動部分の、口径の、直径に対して、
１／２０以上の深さの、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工を行なうことは出来ないことと、２段階形状型
をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅを、上下から圧力をかけて、研磨加工を行なっ
て、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状にすると、口径比
（ｄ／ｔ）は、８０前後が、最適といえるので、上記の
２つの、条件を、満足させる、形状、及び寸法図として
は、図４９、図５０、図５１、図５２、及び図５３に示
しているような、寸法図となる。

【０１０５】さらに、図４９、図５０、図５１、図５
２、及び図３５に示しているような、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＵｎｉｔ
の、形状を、図１にて説明しているような手段にて、両
面研磨加工の加工手段、又は片面研磨加工の加工手段、
又はその他の加工手段を使用して、上下から圧力をかけ
て、研磨加工を行なうと、電気的な特性が、理想的な、
図４９、図５０、図５１、図５２、及び図５３に示して
いるように、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工
を行なっている側の、反対側である、平面側に、凸レン
ズ形状が形成されて、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状と
いうよりも、Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状、又は
Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ形状に、極く、近い、理想的な、凸
レンズ形状が形成されている。

【０１０６】図５５、及び図５６に示しているのは、図
５４に示している、製作図面を、もとにして、製作し
た、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例１
を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図である。
図５５、及び図５６に示している、形状測定図によれ
ば、ＰｅａｋｔｏＶａｌｌａｙを見れば、判るよう
に、表面（おもてめん）の表面精度は、０．００２μｍ
前後の、表面精度で加工されている。又、形状精度も、
ほぼ真円形状が、維持されて、加工されている。さら
に、図５６に示している、計測図から、判ることは、平
行精度は、第１の振動部分を中心として、０．０２μｍ
前後、盛り上がっているが、これは、水晶振動子の、電
気的な、特性には、悪い、影響を与えない。

【０１０７】図５７に示しているのは、図５５及び図５
６に示している、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−
ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子
の製作例１の、写真（ノマルスキマイクログラフ）であ
る。図５７に示している、製作例１の、写真を見るかぎ
り、水晶の異方性は、全く発生していないと、判断する
ことが出来る。

【０１０８】図５８に示しているのは、上下から、圧力
をかけて、研磨加工をしたときに、図５４（ｃ）に示し
ている形状が、図５８（ｃ）に示している、凸レンズ形
状に、変化する状態を示している。

【０１０９】図６０、及び図６１に示しているのは、図
５９に示している、製作図面を、もとにして、製作し
た、２段階形状をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧ
ｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例２を、
干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図である。図６
０及び図６１に示している、形状測定図も、図５５、及
び図５６に示している、形状測定図と同じく、Ｐｅａｋ
ｔｏＶａｌｌｅｙを見れば、判るように、表面の表
面精度は、０．００３μｍ前後の、表面精度で加工され
ている。又、形状精度も、ほぼ真円形状が、維持されて
いることを、判断することが出来る。さらに、図６１に
示している形状精度も、図５６に示している、形状精度
と、同様に、平行精度は、第１の振動部分を中心とし
て、外周よりも、０．０２μｍ前後、盛り上がっている
が、これは、Ｂｉ−Ｃｏｎｖｅｘ形状となっているが、
ために、逆に、水晶振動子の、電気的な、特性には、よ
い影響を与える。

【０１１０】図６２に示しているのは、図６０及び図６
１に示している、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−
ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動
子の製作例２の、写真（ノマルスキマイクログラフ）で
ある。図６２に示している、製作例２の、写真を見るか
ぎり、図５７に示している、製作例１の、写真と同じ
く、水晶の異方性は、全く発生していないと、判断する
ことが出来る。

【０１１１】図６３に示しているのは、上下から、圧力
をかけて、研磨加工したときに、図５９（ｃ）に示して
いる形状が、図６３（ｃ）に示している、凸レンズ形状
に、変化する状態を示している。

【０１１２】図６５、及び図６６に示しているのは、図
６４に示している、製作図面を、もとにして、製作し
た、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例３の
表面（おもてめん）を、干渉顕微鏡で形状を測定した、
形状測定図である。図６５、及び図６６に示している、
形状測定図も、図５５、及び図５６に示している、形状
測定図と同じく、ＰｅａｋｔｏＶａｌｌｅｙを見れ
ば、判るように、製作例３の、表面の表面精度は、０．
００３μｍ前後の、表面精度で加工されている。又、形
状精度も、ほぼ、真円形状が、維持されて、加工されて
いることを、判断することが出来る。さらに、図６６に
示している、形状精度も、図５６と同様に、平行精度
は、第１の振動部分を中心として、外周よりも、０．０
２μｍ前後、盛り上がっているが、これは、Ｂｉ−Ｃｏ
ｎｖｅｘ形状となっているが、ために、逆に、水晶振動
子の、電気的な、特性には、よい影響を与える。

【０１１３】図６７、及び図６８に示しているのは、２
段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例３の裏面
（うらめん）を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測
定図である。図６７、及び図６８に示している、形状測
定図も、図５５、及び図５６に示している、形状測定図
と同じく、ＰｅａｋｔｏＶａｌｌｅｙを見れば、判
るように、製作例３の、表面とも同じく、製作例３の、
裏面の表面精度は、０．００４μｍ前後の、表面精度で
加工されている。又、形状精度も、ほぼ真円形状が、維
持されて、加工されていることを、判断することが出来
る。さらに、図６８に示している、裏面も、図６６に示
している、表面と同様に、第１の振動部分を中心とし
て、外周よりも、０．０２μｍ前後、盛り上がっている
ことが、判る。

【０１１４】図６９に示しているのは、図６５、及び図
６６に示している、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ
−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動
子の製作例３の、表面の、写真（ノマルスキマイクログ
ラフ）である。図６９に示している、製作例３の、表面
の写真を、見る限り、図５７に示している、写真と同じ
く、水晶の異方性は、全く発生していないと、判断する
ことが出来る。

【０１１５】図７１に示しているのは、図７０に示して
いる、製作図面を、もとにして、製作した、２段階形状
型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの、水晶振動子の製作例４の表面（おもてめ
ん）を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図であ
る。図７１に示している、形状測定図は、図５５、及び
図５６に示している、形状測定図とは、全く異なり、Ｐ
ｅａｋｔｏＶａｌｌａｙを見れば、判るように、製
作例４の、表面の表面精度は、１．０μｍ前後の、表面
精度で加工されていることが判る。又、形状精度は、真
円形状が、維持されずに、歪な、円型形状（楕円形状）
となっていることが判る。

【０１１６】図７２に示しているのは、図７０に示して
いる、製作図面を、もとにして、製作した、２段階形状
型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの、水晶振動子の製作例４の裏面（うらめ
ん）を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図であ
る。図７２に示している、形状測定図も、図５５、及び
図５６に示しているいる、形状測定図とは、全く異な
り、ＰｅａｋｔｏＶａｌｌｙを見れば、判るよう
に、製作例４の、裏面の表面精度は、図７１に示してい
る、表面の表面精度よりも、より一段と悪い、２．０μ
ｍ前後の、表面精度で加工されていることが判る。又、
形状精度は、図７１に示している、形状精度と同じく、
真円形状が維持されずに、歪な、円型形状（楕円形状）
となっていることが判る。

【０１１７】図７３、及び図７４に示しているのは、図
７１、及び図７２に示している、２段階形状型をした、
Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ
の、水晶振動子の製作例４の、表面と、裏面の、写真
（ノマルスキマイクログラフ）である。図７３、及び図
７４に示している、製作例４の表面と、裏面の、写真
を、見る限り、製作例４の表面、及び裏面ともに、図５
７に示している、写真とは、全く異なり、水晶の異方性
が、発生しているがために、真円形状が、全く維持され
ずに、歪な、円型形状（楕円形状）となっていることが
判る。

【０１１８】図７６に示しているのは、図７５に示して
いる、製作図面を、もとにして、製作した、２段階形状
型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの、水晶振動子の製作例５を、干渉顕微鏡で
形状を測定した、形状測定図である。図７６に示してい
る、形状測定図も、図５５、及び図５６に示している、
形状測定図とは、全く、異なり、ＰｅａｋｔｏＶａ
ｌｌｙを見れば、判るように、全く、測定が不可能な
ほどに、悪い、表面精度であることが判る。又、形状精
度は、図７１、及び図７２に示している、製作例４の、
形状精度よりも、より、一段と、歪な、円型形状（楕円
形状）となっていることが判る。

【０１１９】図７７に示しているのは、図７６に示して
いる、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例５
の、写真（ノマルスキマイクログラフ）である。図７７
に示している、製作例５の写真を、見るかぎり、図５７
に示している、写真とは、全く異なり、水晶の異方性
が、発生しているがために、真円形状が、全く維持され
ずに、歪な、円型形状（楕円形状）となっていることが
判る。

【０１２０】図７８、及び図７９に示しているのは、米
国の、Ｈｏｆｆｍａｎ社が、現在、販売している、従来
の、振動部分の厚さが、約５μｍの、一段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例６の表面を、
干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図である。図７
８、及び図７９に示している、形状測定図によれば、Ｐ
ｅａｋｔｏＶａｌｌａｙを見れば、判るように、表
面の表面精度は、０．００８μｍ前後の、表面精度で加
工されているが、図５６、図６１、図６６、及び図６８
に示している、２段階形状型をした、Ｇｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅよりは、表面精度は、悪い。さらに、振動部分
の、表面上に、大きい、うねりが、発生していること
が、判る。

【０１２１】図８０、及び図８１に示しているのは、図
７８、及び図７９に示している、１段階形状型をした、
Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓ
ａＴｙｐｅの、振動部分の厚さが、約５μｍの、製作例
６の裏面を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図
である。図７８、及び図７９に示している、形状測定図
と、同じく、ＰｅａｋｔｏＶａｌｌａｙを見れば、
判るように、製作例６の裏面は、製作例６の表面より
も、より、一段と悪い、表面の表面精度は、０．０２５
μｍ前後の、表面精度で加工されている。さらに、図５
６、図６１、図６６、及び図６８に示している、２段階
形状型をした、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅよりも、表
面精度は、１桁、表面精度が低下している。又、振動部
分の、表面上に、大きい、うねりが、発生していること
が、判る。上記のことから、一段階形状型をした、Ｉｎ
ｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅよりも、２段階形状
型をした、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅのほうが、表面精
度、及び平行精度が、よいと、判断することが出来る。

【０１２２】図８２に示しているのは、図７８、及び図
７９に示している、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ
−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ
の、水晶振動子の製作例６の、表面の、写真（ノマルス
キマイクログラフ）である。

【０１２３】結論として、上記のことから、判断する
ことが出来ることは、図５５、及び５６に示している、
２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒ
ｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例１と、図
６０、及び６１に示している、２段階形状型をしＳｉｎ
ｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水
晶振動子の製作例２と、図６５、及び図６６に示してい
る、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例３に
示している、製作例１と、製作例２と、製作例３は、い
ずれも、水晶の異方性は、発生していないと、判断する
ことが出来る。

【０１２４】結論として、上記のことから、同じく、
判断することが出来ることは、図７１に示している、２
段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例４と、図７
６に示している、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−
ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子
の製作例５に示している、製作例４と、製作例５を、製
作例１と、製作例２と、製作例３と、比較すると、表面
精度、及び形状精度は、数段、低下していることが判明
した。この理由は、製作例４と、製作例５は、水晶の異
方性が発生したためであると、判断することが出来る。

【０１２５】結論として、さて、それでは、何故に、
製作例１と、製作例２と、製作例３は、水晶の異方性
が、発生せずに、製作例４と、製作例５では、水晶の異
方性が、発生したのか、その理由は、製作例１と、製作
例２と、製作例３は、図５４、図５９、及び図６４に示
しているように、最初に、直径が大きい、第２の溝部分
（第２の振動部分）を、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工して、次ぎに、直径が小さい、第１の振動部分
を加工したのに、対して、製作例４と、製作例５に示し
ているのは、図７０、及び図７５に示しているように、
最初に、直径が小さい、第１の振動部分を、Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工したあと、次ぎに、直径が
大きい、第２の溝部分（第２の振動部分）を、Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工して、第１の振動部分と、
第２の溝部分（第２の振動部分）を、相対的に、同時
に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を、行なっ
ている、ことの相違点が、水晶の異方性が、発生するの
か、どうかの、異なる、理由であることが、判明した。

【０１２６】結論として、上記のことから、判断する
ことが出来ることは、製作例１と、製作例２と、製作例
３は、超々精密加工が、出来たと、判断が、出来たのに
対して、製作例４と、製作例５は、超々精密加工が、出
来たとは、判断することが、出来なかったが、ほどほど
の、加工は出来たので、あまり、精度が、要求されな
い、水晶振動子の、製造方法としては、利用することが
出来る。これに対して、製作例１と、製作例２と、製作
例３は、製作例４と、製作例５に対して、２桁から、３
桁、精度が、上回っていることが、判明した。超々精密
加工が、必要な、水晶振動子を、製作する場合には、製
作例１と、製作例２と、製作例３を、加工するのに使用
した、加工手段である。図５４、図５９、及び図６４に
示している、加工方法を、選択するとよいことが、判明
した。

【０１２７】２段階形状型をした、水晶振動子の周波
数、波型、及び、共振特性を下記に示す。

【０１２８】図８３、図８４、図８５、及び図８６
に示しているのは、図５９、図６４、及び図７０に示し
ている、図面をもとにして製作した、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、製作例２と、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、製作例
３、及び製作例４の、共振特性を測定した、測定図であ
る。

【０１２９】図８３、図８４、図８５、及び図８６
に示している、共振特性を測定した、測定図は、図５４
（ｃ）、図６４（ｃ）、及び図７０（ｃ）に示してい
る、第１の振動部分を測定したのであって、図５４
（ｂ）、図６４（ｂ）、及び図７０（ｃ）に示してい
る、大きい面積の、第２の溝部分（第２の振動部分）を
測定したのではない。

【０１３０】図８３、及び図８４に示しているの
は、図５９に示している、図面にもとづいて、製作し
た、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、製作例２の、共振特性の
測定図である。この図８３、及び図８４に示している、
共振特性から、判断することが出来ることは、図８３に
示している、共振点が、１８４．８７２ＭＨｚのもの
と、図８４に示している、共振点が、１８１．２３２Ｍ
Ｈｚの、ものとしては、世界最高の、電気的な、特性が
よいものと、判断することが出来る。

【０１３１】図８５に示しているのは、図７０に示
している、図面にもとづいて、製作した、２段階形状型
をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの、製作例４の、共振特性の測定図である。こ
の図８５に示している、共振特性から、判断することが
出来ることは、共振点が、２５７．３６９ＭＨｚの、も
のとしては、世界最高の、電気的な、特性がよいもの
と、判断することが出来る。

【０１３２】図８６に示しているのは、図６４に示
している、図面にもとづいて、製作した、２段階形状型
をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの、製作例３の、共振特性の測定図である。こ
の図８６に示している、共振特性から、判断することが
出来ることは、共振点が、２８３．１７８ＭＨｚの、も
のとしては、世界最高の、電気的な、特性がよいもの
と、判断することが出来る。

【０１３３】図８７に示しているのは、米国の、Ｈ
ｏｆｆｍａｎ社が、現在、販売している、従来の、１段
階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅ
ｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、振動部分の厚さが、
約５μｍの、製作例６の、共振特性を測定した、測定図
である。

【０１３４】図８３、及び図８４に示している、２
段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅと、図８５、及び図８６に示してい
る、２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、共振特性の測定図と、図
８７に示している、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ
−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ
の、共振特性の測定図とを、比較すると、図８３、図８
４、及び図８６と、図８７に示している、周波数は、そ
れぞれ、異なるけれども、図８３、図８４、図８５、及
び図８６と、図８７に示している、共振特性の測定図
の、電気的な、特性を、比較すると、図８３、図８４、
図８５及び図８６に示している、共振特性の、電気的
な、特性のほうが、一段と、よいことが、判断すること
が出来る。

【０１３５】図８３、図８４、図８５、及び図８６
に示している、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓ
ｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ（略して、Ｇｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅとする）と、２段階形状型をした、
Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ
（略して、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅとする）の、共振
特性と、図８７に示している、米国の、Ｈｏｆｆｍａｎ
社が、製造している、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ
の、共振特性を、比較すると、図８３、図８４、図８
５、及び図８６に示している、共振特性の、特性のほう
が、圧倒的に、よいのは、今回、考察の、２段階形状型
をした、階段形状型ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅと、した
ことによると、判断することが出来る。

【０１３６】図５９（ｂ）、図６４（ｂ）、及び図
７０（ｃ）に示している、２段階形状型をした、Ｇｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅの、立体構造をした、広い面積の、
第２の溝部分（第２の振動部分）を、振動させることな
く、極く、直径が小さい、口径の、第１の振動部分だけ
を、振動させて、第１の振動部分だけの、共振特性を、
得ることが出来たという、現象が、判明した。

【０１３７】▲１０▼ 上記にて、説明したことは、将
来、大変に、高い、例えば、、ＢＴｃｕｔの場合、基本
波で、１６０ＧＨｚ以上（厚さで、約０．０１５μｍ）
という、周波数を、発振させることが出来て、しかも、
電気的な特性がよい。２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌ
−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅで、しかも、
Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｘ形状というよりも、さらに、一
段と、電気的な、特性が、理想的な、Ｃｏｎｃａｖｏ−
Ｃｏｎｖｅｘ形状をした、凸レンズ形状の、水晶振動子
が、出来ることになる、可能性が、高くなったことを意
味する。

【０１３８】

【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。

【０１３９】（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、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ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。

【０１４０】（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、又はその他の接着剤を使用して、
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、
外周に、Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状（枠付き形状）
の、保持部分を一体形成した、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、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工すること
で、プレス成型にて製作した、光学レンズ、又は枠付き
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、中心部分に、レンズ形状をともない、さら
に、外周に、Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状（枠付き形
状、又は竹の筒形状）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。

【０１４１】（３）又、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、加工手段な
ので、電気的な特性が、一段と、良好な水晶振動子が出
来る。

【０１４２】（４）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。

【０１４３】（５）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、深い穴を加工するには限界が
ある。

【０１４４】（６）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用
して、円柱形状の、圧電材料に円筒形状を形成するので
あれば、穴径が１０ｍｍ前後で、穴の長さが、１．０ｃ
ｍから１５ｃｍぐらいまでの、長さで、肉厚が１ｍｍ程
度の円筒形状の中心部分に、レンズ形状の振動子（共振
子）を加工することができる。

【０１４５】（７）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、Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状（竹の筒形状）の、
保持部分を一体形成した、レンズ形状を加工することが
出来るので、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。

【０１４６】（８）竹の筒形状、（Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐ
ｏｒｔ形状）又は円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、ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ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。

【０１４７】（９）ＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工（ＲＩ
Ｅ加工、又はＣＩＰ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
形状に減少させて、極く薄い、レンズ形状を加工するこ
とができる。

【０１４８】（１０）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を形
成している、枠付きの、レンズ形状をともなった構造
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。

【０１４９】（１１）竹の筒形状（円筒形状）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。

【０１５０】（１２）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。

【０１５１】（１３）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。

【０１５２】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＤｏｕｂｌｅ
−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ（略して、Ｇ
ｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＧｒｏｏｖｅｄＲｅｓ
ｏｎａｔｏｒｓＴｙｐｅとする）であれば、４角形
状、又は長方形状のＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの内
部、又は中心部分に、第１に、圧電材料の結晶方向を識
別することが出来る形状をした、丸型形状の形状、又は
３角形状の形状、又は４角形状の形状、又は６角形状の
形状、又はその他の形状をした、第２の振動部分（第２
の溝部分）を形成した後、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋに
形成した、第２の振動部分（第２の溝部分）を形成して
いる、丸型形状の形状、又は３角形状、又は４角形状の
形状、又は６角形状の形状、又はその他の形状を形成し
た、第２の振動部分（第２の溝部分）の、内部、又は中
心部分に、さらに、第１の、真円形状、又は丸型形状、
又は３角形状、又は４角形状、又は６角形状、又はその
他の形状の、第１の、振動部分を形成することにより、
下記のような効果がある。

【０１５３】４角形状のＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋ
の形状でも、真円形状、又は丸型形状、又はその他の形
状の振動部分を形成することが出来るので、より一段
と、電気的な、特性が良い、圧電素子を製作することが
出来る。

【０１５４】振動部分を真円形状、又は丸型形状に
しても、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋの外側形状を、４角
形状にすることが出来るので、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅ
ｒから切断するのを、自動化することが出来るが為に、
多量生産が容易となる。

【０１５５】振動部分の形状を、真円形状、又は丸
型形状の形状にしても、結晶軸の方向が、容易に判断出
来る。

【０１５６】極く小さい、振動部分をＣｈｅｍｉｃ
ａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用して製作する場合、段
階的に、Ｅｔｃｈｉｎｇ加工することにより、表面張
力、及び結晶の異方性の影響を、回避することが出来る
形状とすることが出来る。

【０１５７】真円形状、又は丸型形状の振動部分が
発振する、最も理想的な、周波数の振動エネルギーを、
さらに、真円形状、又は丸型形状の振動部分の、外周に
形成している、真円形状、又は丸型形状、又は４角形
状、又は６角形状、又はその他の形状などの、２次振動
部分（第２の溝部分）により、段階的に、振動エネルギ
ーを、外周に、発散させる構造の、圧電素子を、製作す
ることが出来るので、電気的な、特性が理想的な、圧電
素子を製作することが出来る。

【０１５８】段階的に、薄くして、振動部分を形成
することにより、口径比（ｄ／ｔ）を８０とする、極く
小さい、振動部分を形成することが出来るので、ＡＴｃ
ｕｔの場合、基本波で、４００ＭＨｚ以上（ＡＴｃｕｔ
の場合、厚さが４μｍ以下）で、電気的な、特性が良い
水晶振動子（水晶共振子）を製作することが出来る。

【０１５９】ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋを４角形状
にして、第１に、４角形状の内部、又は中心部分に真円
形状、又は丸型形状の、第１の、振動部分を形成して、
第１の、真円形状、又は丸型形状で、結晶方向を識別す
ることが出来る、振動部分の内部、又は中心部分に、さ
らに、別の、第２の、真円形状、又は丸型形状の、第２
の振動部分（第２の溝部分）を形成しても、結晶軸の方
向を見分けるために必要な、図３２（ａ）、図３６
（ａ）、図４０（ａ）、及び図４４（ａ）に示してい
る、位置決め用の、スリットを入れるか、又は図３３
（ａ）、図３７（ａ）、図４１（ｂ）、及び図４５
（ｂ）に示しているような、三日月形状にすることで、
電気的な、特性がよい形状である。第１の振動部分の形
状も、第２の振動部分（第２の溝部分）の形状も、真円
形状、又は丸型形状を形成することが出来ることと、Ｑ
ｕａｒｔｚＷａｆｅｒから、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎ
ｋを切断するのが、容易で、多量生産が可能な、外周の
形状が、４角形状とすることが出来る。

【０１６０】第１の振動部分と、第２の振動部分
（第２の溝部分）と、相対的に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥ
ｔｃｈｉｎｇ加工して、少なくとも２段階以上で、段階
的に、薄くして、目的とする、振動部分を形成しなけれ
ば、ＱｕａｒｔｚＷａｆｅｒの厚さが、８０μｍと厚
いので、周波数が高い振動部分、例えば、ＡＴｃｕｔ
で、２．１ＧＨｚの場合、振動部分の厚さは、約０．８
μｍなので、最も、良い波形の発振をさせるには、口径
比が８０前後と判明しているので、振動部分の、直径
は、０．８μｍ×８０倍→６４μｍと、極く振動部分
の、直径が、小さくなるが為に、段階的に、Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工して、薄くしなければ、Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工に使用する、フッ
化水素酸などの、溶液の表面張力、又は結晶の異方性の
作用により、均一な、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工による、振動部分の形成ができない。

【０１６１】さらに、口径の直径が、６４μｍの場
合、フッ化水素酸を使用しての、ＣｈｅｍｉｃａｌＥ
ｔｃｈｉｎｇ加工で溶かす深さは、最大でも、３．２μ
ｍの深さ（例えば、口径の直径に対して１／２０前後）
を溶解させるのが限界である。これ以上の深さを、
ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工すると、水晶の
結晶状態の、異方性が出現するので、平面精度を維持す
ることが出来なくなる。このことからも、超高周波の水
晶振動子の形状の構造としては、電気的に、特性が良好
な水晶振動子を製作するには、口径比が８０前後が、電
気的に、特性が、最も良いと判っているので、二段階形
状で、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を行なう
か、又は二段階以上の、階段形状を形成して、水晶振動
子を製作する必要性がある。

【０１６２】▲１０▼ さらに、第１の振動部分の直径
が、６４μｍから、０．３２ｍｍ前後と、第１の振動部
分の、直径が、極く小さくなると、Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工にて形成する場合、第２の振動部分
の形状としては、真円形状か、又は円型形状以外の、例
えば、３角形状、４角形状、又は６角形状などの形状で
もよいが、形状としては、あまりにも、小さくなるの
で、真円形状か、円型形状のほうが良い形状といえる
が、３角形状か、又は４角形状か、又は６角形状か、又
はその他の形状でもよい。

【０１６３】▲１１▼ さらに、直径が、０．３２ｍｍ
前後と、極く小さい、真円形状、又は円型形状の、第１
の振動部分の中心部分だけに、フォト、レジストＣｈｅ
ｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用して、第２の振
動部分だけを、振動させるための電極を、第１の振動部
分の、表と裏に形成することにより、第２に形成した、
第２の振動部分（第２の溝部分）は振動させない構造と
しているので、より、一段と、高い周波数を発振させる
ことが出来て、しかも、副振動をともなわない、電気的
に、理想的な、発振子（共振子）を製作することが出来
る構造とすることが出来る。

【０１６４】▲１２▼ さらに、二段階形状、又は三段
階形状、又はそれ以上の、複数回の段数を使用して、相
対的に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工するこ
とにより、水晶の結晶状態の、異方性による、問題点で
ある、振動部分の、口径の直径の、１／２０以上の深さ
の、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を可能とす
ることになる。

【０１６５】▲１３▼ 特に、第１に、中心部分に、例
えば、第１の振動部分の口径の、直径が、０．３２ｍｍ
で、深さが１６μｍの、真円形状、又は円型形状の、形
状を、最初に、第１のＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工した後、第２に、真円形状、又は円型形状の外周
に、直径が、１．６ｍｍで、形状を識別することが出来
る。形状の、４角形状、又は６角形状、又はその他の形
状を、形成する目的にて、第１の振動部分と、第２の振
動部分（第２の溝部分）を、相対的に、同時に、段階的
に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工すると、結
晶の異方性の問題を、解決することが出来る。

【０１６６】▲１４▼ 上記のように、二段階で、Ｃｈ
ｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工することにより、水
晶の結晶状態の、異方性のために、口径の直径に対し
て、１／２０以上の深さの、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃ
ｈｉｎｇ加工を行なうと、異方性が露出する、この問題
を、相対的に、２段階で、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇを行なうことで、解決することが出来るので、板
厚が、８０μｍ以上で、１ｉｎｃｈ×１ｉｎｃｈ以上
の、サイズの、ｗａｆｅｒを使用しての、超高周波の、
水晶振動子の、多量生産を行なうことが出来る。

【０１６７】２段階形状、又は、２段階形状以上の、階
段形状の形状で、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工
で作製された、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅの、ＱｕａｒｔｚＣｒｙｓｔａｌＵ
ｎｉｔを加工素材とし、これを、ＲｅａｃｔｉｖｅＩ
ｏｎＥｔｃｈｉｎｇ（ＲＩＥ）加工した後、両面ラッ
プ盤で研磨加工することによって、Ｆｕｎｄａｍｅｎｔ
ａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙ４６７ＭＨｚ以上の、ＡＴ
ｃｕｔを素材とした、水晶振動子が製造できる、加工方
法を開発した。この加工方法で、作製される水晶振動子
は、Ｐｌａｎｏ−ｃｏｎｖｅｘＴｙｐｅというよりも
Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状、又はＢｉ−Ｃｏｎ
ｖｅｘ形状に、極く、近い、理想的な、凸レンズ形状と
なり、優れたリアクタンス周波数特性を示す。

【０１６８】本加工方法では、水晶振動子の振動部分の
口径ｄと、厚さｔの比、ｄ／ｔの最適値は、８０の場合
が最適であると判明している。その結果、Ｐｌａｎｏ−
ｃｏｎｖｅｘの場合、限りなく、周波数が高い、水晶振
動子を作製しようとすれば、厚さｔも、限りなく、薄く
なるので、厚さｔに比例して、口径ｄである、直径ｄが
小さくなる。口径ｄが小さくなると、ｑｕａｒｔｚｗ
ａｆｅｒの性質である、異方性という問題が発生して、
口径ｄの１／２０以上の、深さを、Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｅｔｃｈｉｎｇ加工すると、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃ
ｈｉｎｇ加工による、平行面の面精度を、維持すること
が出来なくなる。この問題を、下記のような方法にて解
決した。最初に、第１のＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工にて、目的とする周波数の、厚さｔに対して８
０倍ある、口径ｄに対して、口径ｄの１／２０以内の深
さを、第１の振動部分の、口径ｄの深さとして、第１
に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工した後、そ
の次に、第２の、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加
工にて、第１の振動部分を中心とした、外周に、厚みに
対する、口径比ｄ：ｔが、８０：１に拘束されることの
ない、第１の振動部分よりも、溝部分（第２の振動部
分）の直径が、一段と大きい、第２の溝部分（第２の振
動部分）を、第１の振動部分を中心とした、外周に、Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工して、第１の振動部
分と、第２の溝部分（第２の振動部分）を２段階で、相
対的に、同時に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加
工するのであれば、水晶の性質である、異方性の問題を
解決することが出来る。

【０１６９】なお、素材である、ｑｕａｒｔｚｗａｆ
ｅｒの、厚さが厚くても、口径ｄが、極く小さい、振動
部分を形成することが出来る。これにより、限りなく、
厚さｔが、薄くて、しかもＰｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ
Ｔｙｐｅで、電気的な特性が、理想的な、超高周波の水
晶振動子を、多量生産することが出来る、こととなっ
た。

【０１７０】次ぎに、２段階形状、又は２段階形状以上
の、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用し
て、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅのＲｅｓｏｎａｔｏｒｓを作成する方法を説明す
る。Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅでは、水晶振動子の振動部分の口径
ｄと、厚さｔの比、ｄ／ｔは、８０倍から、１００倍あ
れば、水晶振動子としての機能は十分と、されている。
その結果、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの場合、限りなく周波数が高い、水晶振動子
を作製しようとすれば、厚さｔも、限りなく、薄くなる
ので、厚さｔに比例して、口径ｄである、直径ｄが小さ
くなる。口径ｄが小さくなると、ｑｕａｒｔｚｗａｆ
ｅｒの性質である、異方性という問題が発生して、口径
ｄの１／２０以上の、深さを、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔ
ｃｈｉｎｇ加工すると、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉ
ｎｇ加工による、平行面の面精度を、維持することが出
来なくなる。この問題を、下記のような方法にて解決し
た。最初に、第１のＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ
加工にて、目的とする周波数の、厚さｔに対して８０倍
から、１００倍ある、口径ｄに対して、口径ｄの１／２
０以内の深さを、第１の振動部分の、口径ｄの深さとし
て、第１に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工し
た後、その次に、第２の、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工にて、第１の振動部分を中心とした、外周
に、厚みにたいする、口径比ｄ：ｔが、８０：１、又は
１００：１に拘束されることのない、第１の振動部分よ
りも、溝部分（第２の振動部分）の直径が、一段と大き
い、第２の溝部分（第２の振動部分）を、第１の振動部
分を中心とした、外周に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工して、第１の振動部分と、第２の溝部分（第
２の振動部分）を、２段階で、相対的に、同時にＣｈｅ
ｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工するのであれば、水晶
の性質である、異方性の問題を解決することが出来る。

【０１７１】上記にて説明した手段とは異なり、図３
２、図３３、図３４、図３５、図３６、図３７、及び図
３８にて説明しているように、第２の溝部分（第２の振
動部分）を、最初に、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎ
ｇ加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を行なって、
第２の溝部分を形成した後、第２に、中心部分に形成す
る、真円形状、又は円型形状の、第１の振動部分を、形
成するのであれば、上記にて説明した、水晶の性質であ
る、異方性の問題は、全く発生しないので、この方法
が、一段と、すぐれていることが、判明した。

【０１７２】なお、素材である、ｑｕａｒｔｗａｆｅ
ｒの、厚さが厚くても、口径ｄが極く小さい、振動部分
を形成することが出来る。これにより、限りなく、厚さ
ｔが、薄くて、しかも、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧ
ｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＳｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅ
ｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅで、電気的な特性が、理
想的な、超高周波の水晶振動子を、多量生産することが
出来る、こととなった。

【０１７３】さらに、米国特許証番号３，６９４，６７
７号にあるように、１９７２年９月２６日に、米国陸軍
の、Ｄｒ．ＧｕｎｔｅｒＫ．Ｇｕｔｔｗｅｉｎ，Ｄ
ｒ．ＡｒｔｈｕｒＤ．Ｂａｌｌａｔｏ，Ｄｒ．Ｔｈｅ
ｏｄｒｅＪ．Ｌｕｋａｓｚｅｋの、３人が発明した、
水晶振動子の、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒ
ｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ、及びＤｏｕｂｌｅ−Ｓ
ｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ（以
下、略して、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅと
する）を、一段階形状型の、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓ
ａＴｙｐｅとするならば、今回、考案した内容は、水
晶板の加工に際して、ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ
加工、又はＤｒｙＥｔｃｈｉｎｇ加工を使用して、さ
らに改良した、２段階形状に、製作された、２段階形状
型の、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅに、関するものであ
る。一段階形状型の、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴ
ｙｐｅと、今回、考案した、２段階形状型をした、Ｇｒ
ｏｏｖｅｄＴｙｐｅと、比較すると、２段階形状型、
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅには、下記のような、利点が
あることが判った。

【０１７４】口径比（ｄ／ｔ）を、最適とすること
により、振動面の面積を、必要、最小限度の面積とする
ことが出来る。これにより、振動面を、５μｍ以下と、
極く、薄くした場合、振動面の表面上に、発生する、う
ねり（起伏する波）を、小さく、又は防止することが出
来る。さらに、表面精度が、１桁よくなる。

【０１７５】水晶板の、板厚に関係なく、最適の、
口径比８０：１（ｄ／ｔ）を、条件としても、水晶の異
方性を、回避することが出来るので、面精度が向上す
る。

【０１７６】水晶板の板厚、及び振動面の厚さに関
係なく、最適の口径比（ｄ／ｔ）を、常に、８０：１と
した、構造の設計を、選択することが出来る。

【０１７７】水晶板の、板厚を厚く、することが出
来ることにより、構造物の、力学的な、強度が向上する
ので、力学的ｓｈｏｃｋや、加速に強い、Ｒｅｓｏｎａ
ｔｏｒｓを製作することが出来る。さらに、２段階形状
以上の、階段形状とすることで、より、一段と、力学的
ｓｈｏｃｋや、加速に強くなる、Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ
を、製作することが出来る。

【０１７８】一段階形状の場合、一段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅ、及びＤｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩ
ｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅともに、ピンホー
ルの発生が、起こりやすいが為に、振動面の厚さが、５
μｍ以下のものの、量産が出来ないけれども、２階段形
状型をした、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅであれば、振動
面の厚さが、５μｍ以下のものの、量産が出来る。

【０１７９】２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−
ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの場合、２段階
形状型をした、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、製造工程
は、従来の、一段型形状をした、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅの、製造工程と、比較すると、Ｃｈｅ
ｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工の、回数が、１回では
なくて、２回となるという、煩雑さは、あるけれども、
電気的な、特性が、よくなることにより、７０ＭＨ以上
のものは、極く、近い時期に、２段階形状型、又は２段
階形状型以上の、階段形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓ
ｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅとなる。

【０１８０】一段階形状型の場合、Ｓｉｎｇｌｅ−
ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ、
又はＤｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭ
ｅｓａＴｙｐｅでは、５μｍ以下と、極く、薄くなる
と、水晶の異方性のために、口径（ｄ）と、厚さ（ｔ）
の比である、口径比（ｄ／ｔ）を大きくしなくては、出
来ないので、結果として、振動部分の、表面上に、うね
り（起伏する波）が、発生する。又、振動部分の、表面
精度が、０．０２μｍ以上と、悪くなる。

【０１８１】２段階形状型をした、Ｇｒｏｏｖｅｄ
Ｔｙｐｅの場合では、うねりの、発生が小さいこと
と、表面精度は、０．００３μｍ前後と、１段階形状型
をした、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅと、比
較すると、１桁、精度がよいことが、判明した。

【０１８２】２段階形状型、又は２段階形状型以上
の、階段形状型をした、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅであ
れば、第２の溝部分（第２の振動部分）、又は第３の溝
部分（第３の振動部分）を、形成することが、出来るこ
とにより、中心部分に、位置する、１番、直径が小さ
い、第１の振動部分（電圧をかける振動表面）に印加し
た、振動エネルギーを、第２の溝部分（第２の振動部
分）から、第３の溝部分（第３の振動部分）へと、段階
的に、振動エネルギーを、スムーズに、外部方向に、向
かって、効率的に、利用することが出来るので、電気的
な、特性が、理想的に、よい、Ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓが
出来る、ことになる。

【０１８３】▲１０▼ ２段階形状型をした、Ｓｉｎｇ
ｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅであれば、
５μｍ以下のものが、量産が出来る。最初に、振動面の
厚さが、５μｍ以下のものを、製作したあと、ラップ盤
を使用して、上下から、圧力をかけて、研磨加工によ
り、研磨加工することで、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形
状と、いうよりも、Ｃｏｎｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形
状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ形状に、極く、近い、理想
的な、凸レンズ形状となり、電気的な、特性が、大変に
よくて、振動部分の、厚さが、０．５μｍ以下で、例え
ば、ＢＴｃｕｔの場合、基本波で、約５．０ＧＨｚと、
極く、薄いものが出来ることになった。さらに、近い将
来、０．０１５μｍ前後（ＢＴｃｕｔの場合、基本波
で、１６０ＧＨｚ）の、水晶振動子を、開発することが
出来る、可能性がある。

【０１８４】今回、考案した、２段階形状型をした、Ｓ
ｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅと、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒ
ｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、正確な呼び名（名称）
は、２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄｅｄ
ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＤｏｕｂｌｅ−Ｓｉｄ
ｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ（略して、Ｇｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅ、又はＧｒｏｏｖｅｄＲｅｓｏｎａｔ
ｏｒｓＴｙｐｅとする）という、呼び名のほうが、Ｓ
ｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅ、及びＤｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅ
ｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅと、いうよりも、下記の
理由により、正確な呼び名である。

【０１８５】外周の形状を、４角形状としても、中
心部分に形成する、振動面の形状を、電気的な、特性が
よい、真円形状とすることが出来る。

【０１８６】中心部分に位置する、１番、直径が小
さい、第１の振動部分に印加した、振動エネルギーを、
第２の溝部分（第２の振動部分）から、第３の溝部分
（第３の振動部分）を経由して、振動エネルギーを、ス
ムーズに、外部方向に向かって、発散させることが出来
る。

【０１８７】電極を、極く、ゆるやかに、階段形状
に、形成することが出来る。

【０１８８】水晶板の板厚を、厚くすることが出来
て、しかも、振動部分は、極く、薄く、加工することが
出来る。

【０１８９】上記のことから、米国陸軍が開発し
た、１段階形状型をした、ＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅと、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＧｒｏ
ｏｖｅｄＲｅｓｏｎａｔｏｒｓＴｙｐｅとを、比較す
ると、内容的に、全く、異なるので、呼び名を、Ｇｒｏ
ｏｖｅｄＴｙｐｅ、又はＧｒｏｏｖｅｄＲｅｓｏｎ
ａｔｏｒｓＴｙｐｅとする、ことにする。

【０１９０】尚、振動部分の厚さと、振動部分の直径と
の、最も良好な、電気的な、特性を、発揮させるには、
口径に対する、厚さの比（ｄ／ｔ）を、８０前後とした
場合が、最も良好な、電気的な、特性を、発揮させるこ
とが出来るという、発見（証明）に関しては、下記の学
会にて、論文を発表している。

【０１９１】１９９９ＩＥＥＥＩｎｔｅｒｎａ
ｔｉｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔｒｏｌＳ
ｙｍｐｏｓｉｕｍ，ｐｐ．４２５−４２８

【０１９２】２１ｓｔ（１９９９）Ｐｉｅｚｏｅｌ
ｅｃｔｒｉｃＤｅｖｉｃｅｓＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ，ｐｐ．４／１−４／
６

【０１９３】２０００ＩＥＥＥ／ＥＩＡＩｎｔ
ｅｒｎａｔｉｏｎａｌＦｒｅｑｕｅｎｃｙＣｏｎｔ
ｒｏｌＳｙｍｐｏｓｉｕｍ＆Ｅｘｈｉｂｉｔｉｏ
ｎ，ｐｐ．２５５−２５９

【０１９４】ＣｈｅｍｉｃａｌＥｔｃｈｉｎｇ加工、
又はその他の、加工技術を使用して、２段階形状型、又
は２段階形状型以上の、３次元、立体構造体の、段階形
状型をした、立体構造である、ＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐ
ｅを形成する、加工技術は、水晶、ニオブ酸リチウムな
どの、圧電材料だけに、とどまることなく、シリコン、
ガリウムヒ素などの、半導体材料である、電子材料など
の、広い分野にも、応用することが出来る技術でもあ
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、一
段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖ
ｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ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】一段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄ
ｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅ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】一段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、Ｃ
ｏｎｃａｖｅ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−電気変換器、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−電気変換器、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−電気変換器、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−電気変換器、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−電気変換器、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−電気変換器、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−電気変換器、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】本発明の音響−電気変換器、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３１】本発明により振動部分に電極及び金線リー
ドを形成した状態の正面図である。

【図３２】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３３】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３４】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３５】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３６】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３７】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３８】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図３９】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４０】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４１】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４２】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４３】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４４】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４５】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４６】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４７】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４８】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図４９】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５０】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５１】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５２】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５３】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５４】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５５】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例１を、干渉顕微鏡（レーザー干渉計ともいう）で形
状を測定した、形状測定図である。

【図５６】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例１を、干渉顕微鏡で、拡大して測定した、形状測定
図である。

【図５７】図５５、及び図５６に示している、２段階
形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例１の、写真（ノ
マルスキマイクログラフ、又は微分干渉顕微鏡ともい
う）である。

【図５８】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図５９】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図６０】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例２を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形成測定図で
ある。

【図６１】図６０に示している、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例２を、干渉顕微鏡で拡大し
て測定した、形状測定図である。

【図６２】図６０、及び図６１に示している、２段階
形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例２の、写真（ノ
マルスキマイクログラフ）である。

【図６３】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図６４】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図６５】２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例３の表面を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測
定図である。

【図６６】図６５に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例３の表面を、干渉顕微鏡
で、拡大して測定した、形状測定図である。

【図６７】図６５に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例３の裏面を、干渉顕微鏡で
形状を測定した、形状測定図である。

【図６８】図６３に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例３の裏面を、干渉顕微鏡
で、拡大して測定した、形状測定図である。

【図６９】図６５、及び図６６に示している、２段階
形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖ
ｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作例３の表面の、写
真（ノマルスキマイクログラフ）である。

【図７０】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図７１】２段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−Ｓｉ
ｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例４の表面を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測
定図である。

【図７２】図７１に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例４の裏面を、干渉顕微鏡で
形状を測定した、形状測定図である。

【図７３】図７１に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例４の表面の、写真（ノマル
スキマイクログラフ）である。

【図７４】図７２に示している、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例４の裏面の、写真（ノマル
スキマイクログラフ）である。

【図７５】本発明の発振子（共振子）の実施例を示す
上面図及びその断面図である。

【図７６】２段階形状型をした、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｓｉｄ
ｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙｐｅの、水晶振動子の製作
例５を、干渉顕微鏡で形状を測定した、形状測定図であ
る。

【図７７】図７６に示している、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の製作例５の、写真（ノマルスキマ
イクログラフ）である。

【図７８】米国の、Ｈｏｆｆｍａｎ社製の、従来の、
１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎ
ｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐｅの、水晶振動子の製
作例６の表面を、干渉顕微鏡で形状を、測定した、形状
測定図である。

【図７９】図７８に示している、米国の、Ｈｏｆｆｍ
ａｎ社製の、従来の、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐ
ｅの、水晶振動子の製作例６の表面を、干渉顕微鏡で、
拡大して測定した、形状測定図である。

【図８０】図７８に示している、米国の、Ｈｏｆｆｍ
ａｎ社製の、従来の、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐ
ｅの、水晶振動子の製作例６の裏面を、干渉顕微鏡で形
状を、測定した、形状測定図である。

【図８１】図７８に示している、米国の、Ｈｏｆｆｍ
ａｎ社製の、従来の、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐ
ｅの、水晶振動子の製作例６の裏面を、干渉顕微鏡で、
拡大して測定した、形状測定図である。

【図８２】図７８に示している、米国の、Ｈｏｆｆｍ
ａｎ社製の、従来の、１段階形状型をした、Ｄｏｕｂｌ
ｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙｐ
ｅの、水晶振動子の製作例６の表面の、写真（ノマルス
キマイクログラフ）である。

【図８３】素材は、ＡＴｃｕｔで、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の、最も薄い、中心部分の、リアク
タンス周波数特性図である。

【図８４】素材は、ＡＴｃｕｔで、２段階形状型をし
た、Ｓｉｎｇｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の、最も薄い、中心部分の、リアク
タンス周波数特性図である。

【図８５】素材は、ＡＴｃｕｔで、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の、リアクタンス周波数特性図であ
る。

【図８６】素材は、ＡＴｃｕｔで、２段階形状型をし
た、Ｄｏｕｂｌｅ−ＳｉｄｅｄＧｒｏｏｖｅｄＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の、リアクタンス周波数特性図であ
る。

【図８７】素材は、ＡＴｃｕｔで、１段階形状型をし
た、米国の、Ｈｏｆｆｍａｎ社製の、従来の、Ｄｏｕｂ
ｌｅ−ＳｉｄｅｄＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａＴｙ
ｐｅの、水晶振動子の、リアクタンス周波数特性図であ
る。

【符号の説明】

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 41/18 １０１Ａ (72)発明者長浦善昭福岡県筑紫野市大字上古賀246−１（コンフォート天拝104) Ｆターム(参考） 5J108 BB02 CC03 CC05 CC11 FF01 FF10 KK01 MM11 NA01 NA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一面は、平面形状で、その反対側は、外
周である、保持部分が、一番、厚くて、中心部分に向か
うほどに、２段階形状型、又は２段階形状型以上の、段
階形状型に、中心部分に向かうほどに、薄くなっている
形状の、共振子（振動子）であることを特徴とする圧電
素子。
【請求項２】一面は、平板形状で、その反対側は、外
周である、保持部分が、一番、厚くて、中心部分に向か
うほどに、２段階形状型、又は２段階形状型以上の、段
階形状型に、中心部分に向かうほどに、薄くなってい
る、形状でありながら、最も薄くなっている、振動部分
の形状が、Ｐｌａｎｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状、又はＣｏｎ
ｃａｖｏ−Ｃｏｎｖｅｘ形状、又はＢｉ−Ｃｏｎｖｅｘ
形状などの、レンズ形状をした、共振子（振動子）であ
ることを特徴とする圧電素子。
【請求項３】外周である、保持部分が、一番、厚く
て、中心部分に向かうほどに、両面から、２段階形状
型、又は２段階形状型以上の、段階形状型に、中心部分
に向かうほどに、両面から、薄くなっている形状の、共
振子（振動子）であることを特徴とする圧電素子。
【請求項４】圧電材料からなる、リング状の保持部の
内部に、薄肉の振動部分が、一体に形成された圧電素
子。
【請求項５】圧電材料からなる、筒状体の内部中央
に、薄肉の振動部分が、一体に形成された圧電素子。
【請求項６】振動部分の両面中央に、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７】４角形状、又は長方形状のＱｕａｒｔｚ
Ｂｌａｎｋの内部に、ＳｉｎｇｌｅＩｎｖｅｒｔｅ
ｄＭｅｓａＴｙｐｅで、丸型形状の形状、４角形状
の形状、又は６角形状の形状、又はその他の形状を形成
した後、ＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋに形成した、丸型形
状の形状、又は４角形状の形状、又は６角形状の形状、
又はその他の形状を形成した内部に、さらに、真円形
状、又は丸型形状、又は３角形状、又は４角形状、又は
６角形状、又はその他の形状の、振動部分を形成した、
圧電素子。
【請求項８】４角形状のＱｕａｒｔｚＢｌａｎｋ
の内部に、ＤｏｕｂｌｅＩｎｖｅｒｔｅｄＭｅｓａ
Ｔｙｐｅで、丸型形状の形状、４角形状の形状、又は
６角形状の形状、又はその他の形状を形成した内部に、
さらに、真円形状、又は丸型形状、又は３角形状、又は
４角形状、又は６角形状、又はその他の形状の振動部分
を形成した、圧電素子。
【請求項９】４角形状、又は長方形状のＱｕａｒｔ
ｚＢｌａｎｋの、中心部分に、第１に、圧電材料の結
晶方向を、識別することが出来る形状の、振動部分を形
成した後、第２に、第１に形成した、結晶方向を、識別
することが出来る、形状を形成した、第１の、振動部分
の、中心部分に、第２の、真円形状、又は丸型形状、又
は３角形状、又は４角形状、又は６角形状、又はその他
の形状の振動部分を形成した圧電素子。
【請求項１０】圧電材料からなる、筒状体の内部中央
に、筒状体の内径と、全く等しい、凸レンズ形状の振動
部分を形成して、さらに、凸レンズ形状の振動部分を保
持している、筒状体に対して、直角、又は鋭角の角度に
て、凸レンズ形状の振動部分を、筒状体の、両端から等
しい距離の内部中央に形成していることを特徴とする音
響−電気変換器。
【請求項１１】圧電材料からなる、筒状体の内部中央
に、筒状態の内径と全く等しい、凸レンズ形状の振動部
分を形成して、筒状体の内径を、１とした場合、筒状態
の左右の、入り口から、筒状体の内部中央に形成してい
る、凸レンズ形状までの、長さが、それぞれともに、１
以上の長さとすることを特徴とする音響−電気変換器。
【請求項１２】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、振動部分を形成する
ことを特徴とする音響−電気変換器の製造方法。
【請求項１３】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
動部分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１４】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（ＤｒｙＥｔｃｈｉ
ｎｇ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、振動部分を、形成することを特
徴とする音響−電気変換器の製造方法。
【請求項１５】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、振動部分を、形成することを
特徴とする圧電素子の製造方法。
【請求項１６】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（ＤｒｙＥｔｃ
ｈｉｎｇ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１７】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。
中心部分に、レンズ形状をともない、さらに、その外周
に、Ｒｉｎｇ−Ｓｕｐｐｏｒｔ形状（枠付き形状）の、
保持部分を一体形成した、枠付きの、レンズ形状の、光
学ガラスで出来ている、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（ＤｒｙＥｔｃｈ
ｉｎｇ加工）により、前記棒状態の表面上に、密着させ
て取り付けている、枠付きの、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、全く同じ形状
をした、枠付きの、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１８】４角形状、又は長方形状のＱｕａｒｔ
ｚＢｌａｎｋの、中心部分に、第１に、圧電材料の結
晶方向を、識別することが出来る形状の、振動部分を形
成した後、第２に、第１に形成した、結晶方向を識別す
ることが出来る、形状を形成した、第１の振動部分の中
心部分に、圧電材料の結晶方向を、識別することが出来
ない形状である。第２の真円形状、又は丸型形状、又は
３角形状、又は４角形状、又は６角形状、又はその他の
形状の振動部分を形成する、圧電素子の加工方法。
【請求項１９】４角形状、又は長方形状のＱｕａｒｔ
ｚＢｌａｎｋの、中心部分に、第１に、圧電材料の結
晶方向を、識別することが出来ない形状である、真円形
状、又は丸型形状の振動部分を形成した後、第２に、第
１に形成した、結晶方向を、識別することが出来ない、
真円形状、又は丸型形状を形成した、第１の振動部分を
中心とした外周部分に、圧電材料の結晶方向を、識別す
ることが出来る、第２の、丸型形状、又は３角形状、又
は４角形状、又は６角形状をした、第２の振動部分を、
第１の振動部分の外周に形成する、圧電素子の加工方
法。
【請求項２０】振動部分の、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７か
ら１３に記載の圧電素子の製造方法。