JP2003011041A - 圧電素子のベベル面加工方法および圧電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】加工時間を短縮でき、チッピングの少ないベベ
ル面を有する圧電素子の製造方法を提供する。 【解決手段】表面の両端部にベベル面２ｃ，２ｄを有す
る圧電素子１の製造方法であって、圧電材料よりなるマ
ザー基板１０を準備し、Ｖ字状断面を有する第１回転砥
石１７をマザー基板１０に対して相対移動させることに
より、マザー基板１０の表面にＶ溝１０ａを加工し、マ
ザー基板１０のＶ溝１０ａ中心に沿って平板状の第２回
転砥石１８を相対移動させることにより、マザー基板１
０をＶ溝中心で切断する。こうして得られた中間部品２
０の表裏面に電極２１，２２を形成し、電極２１，２２
を形成した中間部品２０を素子巾で切断することによ
り、圧電素子１を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面の両端部にベ
ベル面を有する圧電素子のベベル面加工方法および圧電
素子の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面の両端部にベベル面を有する
圧電素子が圧電発振子などに用いられている（例えば特
開２００１−３８５９０号公報）。この圧電素子１は、
図１に示すように、圧電セラミックよりなる素子本体２
の一方の主面２ａの両端部にベベル面２ｃ，２ｄが形成
され、この主面２ａには励振電極３が形成されている。
また、他方の主面２ｂには励振電極４が形成されてい
る。励振電極３は、主面２ａだけでなく一方のベベル面
２ｃおよび側面２ｅをへて他方の主面２ｂまで回り込ん
でいる。また、励振電極４は、主面２ｂからこれに連な
る側面２ｆまで回り込んでいる。素子本体２を間にして
対向する励振電極３，４間に信号を印加することによ
り、厚みすべり振動を励振させることができる。そし
て、素子本体２の両端部にベベル面２ｃ，２ｄを形成す
ることで、スプリアスを抑制することができる。励振電
極３，４は、スパッタリング，蒸着，メッキなどの薄膜
形成法、あるいは導電ペーストを用いた厚膜形成法によ
って形成される。

【０００３】ところで、上記のように素子本体２の主面
２ａの両端部にベベル面２ｃ，２ｄを形成する場合、ベ
ベル面２ｃ，２ｄの傾斜角度に応じた角度で素子本体２
を治具に固定し、この素子本体２に対して回転砥石を水
平移動させることにより、平面研磨する方法を用いるこ
とができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法で
は、素子に切り出した後でベベル面２ｃ，２ｄを加工し
なければならないので、素子を治具に固定する作業に手
間がかかり、加工時間が長くなるという問題がある。ま
た、回転砥石がベベル面２ｃ，２ｄを研磨する際、素子
本体２の角部に欠け（チッピング）が発生することがあ
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、加工時間を短縮
でき、チッピングの少ないベベル面を形成できる圧電素
子のベベル面加工方法および圧電素子の製造方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる発明は、表面の両端部にベベル面
を有する圧電素子のベベル面加工方法であって、圧電材
料よりなるマザー基板を準備する工程と、Ｖ字状断面を
有する第１回転砥石をマザー基板に対して相対移動させ
ることにより、マザー基板の表面に上記ベベル面と同一
傾斜角を有するＶ溝を加工する工程と、マザー基板のＶ
溝中心に沿って平板状の第２回転砥石を相対移動させる
ことにより、マザー基板をＶ溝中心で切断する工程と、
を有することを特徴とするベベル面加工方法を提供す
る。

【０００７】また、請求項２にかかる発明は、表面の両
端部にベベル面を有する圧電素子の製造方法であって、
圧電材料よりなるマザー基板を準備する工程と、Ｖ字状
断面を有する第１回転砥石をマザー基板に対して相対移
動させることにより、マザー基板の表面に上記ベベル面
と同一傾斜角を有するＶ溝を加工する工程と、マザー基
板のＶ溝中心に沿って平板状の第２回転砥石を相対移動
させることにより、マザー基板をＶ溝中心で切断し、中
間部品を得る工程と、中間部品の表裏面に電極を形成す
る工程と、電極を形成した中間部品を素子巾で切断する
ことにより、圧電素子を得る工程と、を有することを特
徴とする圧電素子の製造方法を提供する。

【０００８】まずマザー基板を準備し、Ｖ字状断面を有
する第１回転砥石をマザー基板に対して水平に相対移動
させることにより、マザー基板の表面にＶ溝を連続的に
加工する。次に、マザー基板のＶ溝中心に沿って平板状
の第２回転砥石を水平に相対移動させることにより、マ
ザー基板をＶ溝中心で連続的に切断する。このようにし
て切り出された部品の両端部には、チッピングのないベ
ベル面が加工される。

【０００９】チッピングは回転砥石が被加工物に入る側
では小さく、出る側に大きく発生する。上記のようにＶ
字状断面を有する第１回転砥石でマザー基板の表面にＶ
溝を連続的に加工すれば、マザー基板の中間部では回転
砥石が出る部分がないので、チッピングが発生しない。
また、平板状の第２回転砥石でマザー基板を切断する場
合には、Ｖ溝に対しては第２回転砥石が入る側になり、
ベベル面にはチッピングが殆ど発生しない。

【００１０】周波数帯によってスプリアスを抑制できる
ベベル面の最適値は異なる。本発明では、第１回転砥石
（Ｖ型砥石）の高さを変更することで、ベベル加工量を
自在に設定できる。また、第１回転砥石および第２回転
砥石（平板砥石）の軸方向移動量を変更すれば、素子長
さを自由に設定できる。つまり、本発明では周波数帯に
より異なるスプリアス抑制の最適値に合わせて圧電素子
を自由に加工できる。

【００１１】請求項２では、請求項１と同様に、マザー
基板のＶ溝中心に沿って平板状の第２回転砥石を相対移
動させることにより、マザー基板をＶ溝中心で切断し、
中間部品を得た後、中間部品の表裏面に電極を形成し、
この電極を形成した中間部品を素子巾で切断することに
より、圧電素子を得ている。このようにして圧電素子を
製造すれば、中間部品の段階で電極を形成しているの
で、個々の素子に切り出した後で電極を形成する場合に
比べて、電極形成作業が容易になり、量産性が向上す
る。しかも、個々の素子の電極位置にずれがなく、均一
な特性の圧電素子を得ることができる。

【００１１】請求項３のように、第１回転砥石と第２回
転砥石を前後に一列に並ぶように配置し、第１回転砥石
と第２回転砥石とをマザー基板に対して相対移動させる
ことにより、Ｖ溝の加工とＶ溝中心での切断とを連続的
に行なうのが望ましい。すなわち、前方のスピンドル軸
に第１回転砥石（Ｖ型砥石）を装着し、後方のスピンド
ル軸に第２回転砥石（平板砥石）を装着したデュアルダ
イサーを使用する。そのため、デュアルダイサーを１回
動作させるだけで、Ｖ溝加工と切断とを連続的に実施で
き、加工時間を短縮できるとともに、Ｖ溝位置と切断位
置との間にずれがなく、加工精度が向上する。

【００１２】請求項４のように、Ｖ溝の加工とＶ溝中心
での切断とを行なった後、第１回転砥石と第２回転砥石
とを圧電素子の長さ分だけ軸方向に移動させ、Ｖ溝の加
工とＶ溝中心での切断とを繰り返すのがよい。デュアル
ダイサーを１回動作させるだけでＶ溝加工と切断とを実
施できるので、これを圧電素子の長さ分だけ軸方向に移
動させて繰り返せば、ベベル面を持つ圧電素子を極めて
効率よく製造でき、しかも加工精度が高い。

【００１３】

【発明の実施の形態】図２は図１に示される圧電素子１
の製造に用いられる切削装置の一例を示す。この切削装
置は所謂デュアルダイサーで構成され、マザー基板１０
を支持するテーブル１２と、回転砥石１７，１８を回転
させる切断機１４とを備えている。

【００１４】圧電素子１を切り出すためのマザー基板１
０の裏面は粘着シート１１の上面に粘着保持されてお
り、この粘着シート１１の下面は真空吸着テーブル１２
で吸着保持されている。真空吸着テーブル１２は図示し
ない真空吸引装置に接続されている。テーブル１２はボ
ールねじ機構やシリンダなどの直動装置１３によって水
平方向に往復移動される。

【００１５】テーブル１２の上方には、２本のスピンド
ル軸１５，１６を同一方向に高速回転させる切断機１４
が配置されている。スピンドル軸１５，１６は図示しな
い作動装置によって、上下方向および軸方向（図２の紙
面と垂直方向）に個別に移動可能である。前方に位置す
る第１スピンドル軸１５には、Ｖ字状断面を有する第１
回転砥石１７が固定されており、後方に位置する第２ス
ピンドル軸１６には、平板状の第２回転砥石１８が固定
されている。第１回転砥石１７と第２回転砥石１８は、
互いの切断幅方向中心が一直線上に並ぶように配置され
ている。なお、加工時には第２回転砥石１８の下端は第
１回転砥石１７の下端より一定高さだけ低い位置に配置
されている。

【００１６】図３に示されるように、第１回転砥石１７
の外周面にはベベル面を加工するためのＶ字状のテーパ
面１７ａが形成されている。また、第２回転砥石１８は
薄肉な平板状砥石であり、その両側面１８ａが平行であ
る。

【００１７】ここで、上記切削装置を用いて圧電素子１
を製造する方法について、図４，図５に基づいて説明す
る。まずマザー基板１０を粘着保持した粘着シート１１
を真空吸着テーブル１２上に吸着保持し、テーブル１２
を切断機１４方向に水平移動させる。この時、第１回転
砥石１７の下端はマザー基板１０の上面より僅かに下方
に位置し、第２回転砥石１８の下端はマザー基板１０の
下面と同一高さあるいはそれより若干下方に位置するよ
うに、両回転砥石１７，１８が配置されている。マザー
基板１０が第１回転砥石１７の下方を通過すると、図４
の（ａ）のようにマザー基板１０の表面が第１回転砥石
１７のテーパ面１７ａで削られ、Ｖ溝１０ａが形成され
る。このとき、マザー基板１０は連続した板であるか
ら、Ｖ溝１０ａの加工に伴うチッピングは発生しない。
第１回転砥石１７が通過した後、引き続いて図４の
（ｂ）のように第２回転砥石１８がマザー基板１０のＶ
溝１０ａの中心を切断する。このとき、第２回転砥石１
８の下端はマザー基板１０の下面と同一高さまたはそれ
より下方に位置しているので、第２回転砥石１８はマザ
ー基板１０だけでなく粘着シート１１の一部をも切削す
る。しかも、第２回転砥石１８は第１回転砥石１７と切
断幅方向の中心が一直線上に並んでいるので、Ｖ溝１０
ａの中心位置を正確に切断できる。切断溝１０ｂによっ
てマザー基板１０は左右に分断される。１本のＶ溝１０
ａおよび切断溝１０ｂを形成した後、スピンドル軸１
５，１６を上方に逃がし、テーブル１２を後退させ、ス
ピンドル軸１５，１６を軸方向に一定距離Ｌだけ移動さ
せる。この移動距離Ｌは、圧電素子１の素子長Ｌにほぼ
等しい。そして、再びスピンドル軸１５，１６を加工高
さに下ろし、テーブル１２を前進させ、マザー基板１０
の上面にＶ溝１０ａを形成するとともに（図４の（ｃ）
参照）、切断溝１０ｂを形成する（図４の（ｄ）参
照）。

【００１８】上記動作を繰り返すことで、図５の（ａ）
に示すように、マザー基板１０から細長い中間部品２０
を切り出すことができる。この中間部品２０の断面形状
は、最終的な素子本体２と同一である。その後、中間部
品２０を粘着シート１１から剥がし、図５の（ｂ）のよ
うに各中間部品２０の表裏面に電極２１，２２を形成す
る。次に、電極２１，２２を形成した中間部品２０を別
の粘着シート２３に整列させて貼り付け、図５の（ｃ）
のように別の一軸ダイサー（図示せず）によって中間部
品２０の長さ方向と直交方向に圧電素子１の幅Ｄの間隔
で切断溝２４を加工すれば、圧電素子１を得ることがで
きる。

【００１９】なお、図５の（ａ）の状態の中間部品２０
に対し、粘着シート１１に粘着保持したまま、テーブル
１２を９０度回転させ、切断溝１０ｂと直交方向に圧電
素子１の幅Ｄの間隔で別の一軸ダイサーによって切断溝
を加工すれば、個々の素子本体２を切り出すことができ
る。そして、この素子本体２に対して、電極３，４を形
成することも可能であるが、これでは電極形成工程にお
いて素子本体２を整列させなければならず、電極形成工
程に手間がかかる。これに対し、図５の（ａ）〜（ｃ）
のように、中間部品２０の段階で電極２１，２２を形成
し、その後で素子にカットすれば、電極形成作業が容易
になり、量産性が向上するとともに、個々の素子の電極
位置にずれがなく、均一な特性の圧電素子１を得ること
ができる。

【００２０】上記実施例では、回転砥石１７，１８を有
する切断機１４を所定位置に保持し、マザー基板１０を
保持したテーブル１２を往復移動させることで、マザー
基板１０にＶ溝１０ａと切断溝１０ｂとを加工する例に
ついて説明したが、テーブル１２を静止させ、切断機１
４を往復移動させることでマザー基板１０にＶ溝１０ａ
と切断溝１０ｂとを加工してもよい。

【００２１】本発明の製造方法は、上記実施例のような
デュアルダイサーよりなる切削装置で実施するものに限
らず、通常の１軸の切削装置を２台用いることで実施可
能である。すなわち、第１回転砥石１７を装着した一方
の切削装置で、マザー基板１０の表面に複数本のＶ溝１
０ａを一定間隔で形成した後、マザー基板１０を第２回
転砥石１８を装着した他方の切削装置へ移し、各Ｖ溝１
０ａの中心に第２回転砥石１８で切断溝１０ｂを形成し
てもよい。この場合には、第２回転砥石１８を装着した
切削装置で切断溝１０ｂを加工する際、Ｖ溝１０ａの中
心に第２回転砥石１８が位置するように、センサなどで
Ｖ溝１０ａの位置またはマザー基板１０のエッジを検出
し、第２回転砥石１８あるいはマザー基板１０の位置合
わせを行う必要がある。

【００２２】マザー基板を支持面（テーブル）に密着保
持するため、上記実施例では粘着シートを使用したが、
この方法に代えてマザー基板を直接真空吸着テーブルに
保持してもよいし、ワックスを用いて保持してもよい。
いずれの方法でも、圧電素子の分離時に負荷を与えずに
分離できるので、圧電素子の不良発生率を低減できる。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、マザー基板に先にＶ溝を加工す
ることでベベル面を形成し、その後Ｖ溝中心で切断する
ので、量産性が高く、加工時間を短縮できるとともに、
チッピングが少ないベベル面を容易に加工することがで
きる。また、Ｖ字状断面を有する第１回転砥石の高さ
や、第１，第２回転砥石の軸方向移動量を変更すること
で、ベベル加工量や素子長さを自由に変更できる。その
ため、周波数帯により異なるスプリアス抑制の最適値に
合わせて圧電素子を加工できるという作用効果を有す
る。

【００２４】また、請求項２に係る発明では、請求項１
における作用効果に加え、マザー基板をＶ溝中心で切断
し、中間部品を得た後、中間部品の表裏面に電極を形成
し、この電極を形成した中間部品を素子巾で切断するこ
とにより、圧電素子を製造するので、電極形成作業が容
易になり、量産性が向上するとともに、個々の素子の電
極位置にずれがなく、均一な特性の圧電素子を得ること
ができるという作用効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面の両端部にベベル面を有する圧電素子の斜
視図および断面図である。

【図２】本発明にかかるベベル加工方法を実施するため
の切削装置の一例の構成図である。

【図３】第１回転砥石と第２回転砥石の斜視図である。

【図４】第１回転砥石と第２回転砥石を用いた加工工程
を示す断面図である。

【図５】マザー基板の加工段階を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 圧電素子 ２ 素子本体 ２ｃ，２ｄ ベベル面 ３，４ 電極 １０ マザー基板 １０ａ Ｖ溝 １０ｂ 切断溝 １１ 粘着シート １２ 真空吸着テーブル １４ 切断機 １５，１６ スピンドル軸 １７ 第１回転砥石 １８ 第２回転砥石 ２０ 中間部品 ２１，２２ 電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面の両端部にベベル面を有する圧電素子
   のベベル面加工方法であって、圧電材料よりなるマザー
   基板を準備する工程と、Ｖ字状断面を有する第１回転砥
   石をマザー基板に対して相対移動させることにより、マ
   ザー基板の表面に上記ベベル面と同一傾斜角を有するＶ
   溝を加工する工程と、マザー基板のＶ溝中心に沿って平
   板状の第２回転砥石を相対移動させることにより、マザ
   ー基板をＶ溝中心で切断する工程と、を有することを特
   徴とするベベル面加工方法。
2. 【請求項２】表面の両端部にベベル面を有する圧電素子
   の製造方法であって、圧電材料よりなるマザー基板を準
   備する工程と、Ｖ字状断面を有する第１回転砥石をマザ
   ー基板に対して相対移動させることにより、マザー基板
   の表面に上記ベベル面と同一傾斜角を有するＶ溝を加工
   する工程と、マザー基板のＶ溝中心に沿って平板状の第
   ２回転砥石を相対移動させることにより、マザー基板を
   Ｖ溝中心で切断し、中間部品を得る工程と、中間部品の
   表裏面に電極を形成する工程と、電極を形成した中間部
   品を素子巾で切断することにより、圧電素子を得る工程
   と、を有することを特徴とする圧電素子の製造方法。
3. 【請求項３】上記第１回転砥石と第２回転砥石は前後に
   一列に並ぶように配置されており、第１回転砥石と第２
   回転砥石とをマザー基板に対して相対移動させることに
   より、Ｖ溝の加工とＶ溝中心での切断とを連続的に行な
   うことを特徴とする請求項２に記載の圧電素子の製造方
   法。
4. 【請求項４】上記Ｖ溝の加工とＶ溝中心での切断とを行
   なった後、第１回転砥石と第２回転砥石とを圧電素子の
   長さ分だけ軸方向に移動させ、Ｖ溝の加工とＶ溝中心で
   の切断とを繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の
   圧電素子の製造方法。