JP2007013571A - Manufacturing method of piezoelectric base plate - Google Patents
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Description
この発明は、圧電素板の製造方法に関するものであり、特に圧電素板の外形形状をコンベックス形状に加工する場合の、製造歩留まりが良い圧電素板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric element plate, and more particularly, to a method for manufacturing a piezoelectric element plate having a good manufacturing yield when the outer shape of the piezoelectric element plate is processed into a convex shape.
圧電素板の一つとして、厚みすべり水晶振動子に使用されるATカット等の水晶振動板には、通常円板形状や矩形状の水晶素板が使用されている。振動周波数が比較的低い(10MHz以下)水晶振動子や、高い安定度を必要とする水晶振動子に使用される水晶素板は、エネルギー閉じ込め効果をより向上させ、且つ輪郭振動などの副振動による振動損失を少なくしことによりクリスタルインピーダンス(以下CIという)やQ値等の諸特性を良くするために、外形形状をコンベックス形状にしている。尚、更に高安定度を要求する水晶振動子には、SCカットで形成された水晶素板が使用される。 As one of the piezoelectric element plates, a crystal element plate having a disk shape or a rectangular shape is usually used for a crystal diaphragm such as an AT cut used for a thickness-shear crystal resonator. Quartz crystals used in crystal resonators with a relatively low vibration frequency (10 MHz or less) and crystal resonators that require high stability can further improve the energy confinement effect, and can be caused by sub-vibration such as contour vibration. In order to improve various characteristics such as crystal impedance (hereinafter referred to as CI) and Q value by reducing vibration loss, the outer shape is a convex shape. Note that a quartz base plate formed by SC cut is used for a quartz resonator that requires higher stability.
圧電素板の一つである水晶素板の外形形状を最終的にコンベックス形状にするための製造方法としては、従来では研磨による加工方法がとられている。例えば、まず平板形状に外形加工した水晶素板の主面をラッピング研磨法により所定の厚みまで研磨加工を施した後、ポリッシングにより水晶素板表面を鏡面に加工する。 As a manufacturing method for finally converting the outer shape of a crystal element plate, which is one of piezoelectric element plates, into a convex shape, a processing method by polishing has been employed. For example, after the main surface of a quartz base plate that has been externally processed into a flat plate shape is polished to a predetermined thickness by a lapping polishing method, the surface of the quartz base plate is processed into a mirror surface by polishing.
次に鏡面加工を施した水晶素板をベベリング加工し、水晶素板の主面辺縁部を主面中央部に比べ厚みが薄くなるように加工した後、水晶素板の一方の主面を所望のコンベックス形状に類似の形状に粗研磨加工を施す。その後、球面状の内壁をもつ半球状の研磨容器に、仮コンベックス形状加工を施した水晶素板主面をその内壁に押しつけて研磨容器又は水晶板を摺動させ、内壁の曲率を水晶素板主面に写すように研磨することでコンベックス形状を得る製造方法や、又は球面状の表面を有するプレートを用い、この表面に研磨材を塗布し、水晶素板を押し付けつつ摺動させ、プレート表面の曲率を水晶素板へ転写させコンベックス形状を得る方法が用いられている。 Next, the mirror-finished quartz base plate is beveled, and the edge of the main surface of the quartz base plate is processed to be thinner than the center of the main surface. A rough polishing process is applied to a shape similar to a desired convex shape. Then, the main surface of the quartz base plate that has been subjected to temporary convex shape processing is pressed against the inner wall of a hemispherical polishing vessel having a spherical inner wall, and the polishing vessel or the quartz plate is slid to change the curvature of the inner wall to the quartz base plate. A manufacturing method that obtains a convex shape by polishing so as to be copied onto the main surface, or a plate having a spherical surface, and applying a polishing material to this surface and sliding it while pressing the quartz base plate, the plate surface A method of obtaining a convex shape by transferring the curvature of the above to a quartz base plate is used.
また、内壁に複数の曲率をもつ円筒状の研磨容器に、複数の水晶板及び研磨材等を投入し、研磨容器本体を自公転させ、内壁の曲率を水晶板主面に写すように研磨することでコンベックス形状を得る加工方法も用いられている。 In addition, a plurality of quartz plates and abrasives are put into a cylindrical polishing container having a plurality of curvatures on the inner wall, and the polishing container body is rotated and revolved so that the curvature of the inner wall is reflected on the main surface of the quartz plate. Thus, a processing method for obtaining a convex shape is also used.
前記のような圧電素板(水晶素板)の製造方法については、以下のような文献が開示されている。 The following literature is disclosed about the manufacturing method of the above piezoelectric element plates (crystal element plates).
尚、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を本件出願時までに発見するに至らなかった。 In addition, the applicant has not found any prior art documents related to the present invention by the time of filing of the present application other than the prior art documents specified by the prior art document information described above.
しかし、上述したような圧電素板の製造方法では、平板形態において圧電素板表面をポリッシングにより鏡面に加工した後にベベリング加工を行っていたため、圧電素板表面を鏡面加工後に再度比較的目の粗い研磨材を用いたベベリング研磨加工をして圧電素板の主面形状をコンベックス形状に徐々に近づけていくような工程を備えていたため、鏡面加工を行った圧電素板表面を目の粗い研磨材で研磨することにより、圧電素板表面に不要なキズが生じてしまう可能性があった。 However, in the method of manufacturing a piezoelectric element plate as described above, since the surface of the piezoelectric element plate is processed into a mirror surface by polishing in a flat plate form, the beveling process is performed. The surface of the piezoelectric base plate that had been mirror-finished was roughened because it was equipped with a process of gradually bringing the shape of the main surface of the piezoelectric base plate closer to the convex shape by beveling polishing using an abrasive. By polishing with, there is a possibility that unnecessary scratches may occur on the surface of the piezoelectric base plate.
このような表面にキズを有する圧電素板を圧電振動板に形成し圧電振動子に搭載した場合、キズの影響により、圧電振動子としてのクリスタルインピーダンス値(以下CI値という)や周波数温度特性等の圧電振動特性に不具合を生じる場合があり、圧電振動子としての製品歩留まりの悪化を招く恐れがある。又、特性自体も不安定である。 When a piezoelectric element plate having scratches on its surface is formed on a piezoelectric diaphragm and mounted on a piezoelectric vibrator, the crystal impedance value (hereinafter referred to as CI value), frequency temperature characteristics, etc. as the piezoelectric vibrator are affected by the scratches. In some cases, a problem may occur in the piezoelectric vibration characteristics, and the product yield as a piezoelectric vibrator may be deteriorated. Also, the characteristics themselves are unstable.
本発明は、上記従来の技術の課題を鑑みて成されたものであり、外形加工を施された圧電素板の主面の形状を、概略凸面状のコンベックス形状に形成する圧電素板の製造方法において、
圧電素板の表裏主面をラッピング研磨法により所定の厚みまで研磨加工する工程と、
この圧電素板の主面辺縁部をベベリング加工し、この主面辺縁部を主面中央部に比べ厚みが、主面中央部より徐々に薄くなるように加工する工程と、
この圧電素板をポリッシング加工により主面を鏡面仕上げする工程と、
この圧電素板の少なくとも一方の主面を概略コンベックス形状になるように粗研磨加工する工程と、
この圧電素板の概略コンベックス形状に加工された主面を所望のコンベックス形状になるように鏡面加工を施す工程と
を具備することを特徴とする圧電素板の製造方法である。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and is a method for manufacturing a piezoelectric element plate in which the shape of the main surface of a piezoelectric element plate subjected to external processing is formed into a substantially convex convex shape. In the method
Polishing the front and back main surfaces of the piezoelectric base plate to a predetermined thickness by a lapping polishing method;
The beveling process is performed on the main surface edge of the piezoelectric element plate, and the main surface edge is processed so that the thickness is gradually thinner than the main surface center.
A step of mirror-finishing the main surface of this piezoelectric base plate by polishing,
A step of rough polishing so that at least one main surface of the piezoelectric element plate has a substantially convex shape;
And a step of mirror-finishing the principal surface of the piezoelectric element plate that has been processed into a substantially convex shape so as to have a desired convex shape.
このような圧電素板の製造方法を用いることにより、従来の製造方法を用いた際に生じていた圧電素板表面のキズの発生を防止でき、このような圧電素板を圧電振動子に用いた場合に、キズによる圧電振動特性の不具合をなくすことができ、又特性自体も非常に安定的なものとなるので、圧電振動子としての製品歩留まりを良くすることができる。 By using such a method for manufacturing a piezoelectric element plate, it is possible to prevent generation of scratches on the surface of the piezoelectric element plate that has occurred when the conventional manufacturing method is used. Such a piezoelectric element plate is used for a piezoelectric vibrator. In this case, defects in the piezoelectric vibration characteristics due to scratches can be eliminated, and the characteristics themselves are very stable, so that the product yield as a piezoelectric vibrator can be improved.
因って、本発明に係わる製造方法を用いることにより、安価で生産性が良い圧電振動子を構成できる圧電素板を提供できる効果を奏する。 Therefore, by using the manufacturing method according to the present invention, it is possible to provide a piezoelectric element plate that can constitute a piezoelectric vibrator that is inexpensive and has good productivity.
以下に、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図1はこの発明における圧電素板を圧電材の一つである水晶を用いた水晶素板を例示した製造工程の概略を例示した工程図である。尚、図1及び図2において、説明を明りょうにするため構造体の一部を図示せず、また寸法も一部誇張して図示している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a process diagram illustrating an outline of a manufacturing process exemplifying a quartz element plate using quartz crystal, which is one of piezoelectric materials, as the piezoelectric element plate according to the present invention. In FIGS. 1 and 2, a part of the structure is not shown for clarity of explanation, and some dimensions are exaggerated.
即ち、図1(a)において、まず平板状に外形加工された水晶素板11の表裏主面をラッピング研磨法により所定の厚みまで平面状に研磨加工する。尚、本実施例では人工水晶体よりSCカットで形成された水晶素板11を使用しているが、所望の規格など条件により他のカットアングル(例えばATカット等)でも構わない。
That is, in FIG. 1A, first, the front and back main surfaces of the
次に図1(b)において、水晶素板11の主面辺縁部をベベリング加工し、この主面辺縁部を主面中央部に比べ厚みが、主面中央部より徐々に薄くなるように加工する。このベベリング加工には大きく分けて二つの方法があり、一つは球面状の表面を有するプレートに研磨材を塗布し、水晶素板11を押し付けつつ摺動させ、プレート表面の曲率を水晶素板11へ転写するように研磨する方法と、もう一つはバレル研磨機を用い、複数個の水晶素板11と研磨材とを円筒又は球形状の加工装置内に投入し、この加工装置を自公転させることで水晶素板11の表面を加工する。この際に投入される研磨材は他の工程で使用される研磨剤と比べ非常に粗い研磨材が使用される。
Next, in FIG. 1B, the main surface edge of the
次に図1(c)において、表面にベベリング加工を施された水晶素板11を、ポリッシング加工によりその主面を鏡面仕上げする。この工程により、前工程のラッピング及びベベリング加工工程によって水晶素板表面に形成された加工変質層やキズ等をポリッシュ研磨により取り去り、水晶素板11の表面状態を安定的な鏡面状態にする。
Next, in FIG.1 (c), the main surface of the
次に図1(d)において、ポリッシュ加工を施した水晶素板11の一方の主面を概略コンベックス形状になるように粗研磨加工する。このように前もって所望のコンベックス形状に類似した形状にまで水晶素板11の一方の主面を加工することで、次工程に係るコンベックス研磨に係る時間を短縮できる。尚、この粗研磨加工を施されない水晶素板の他方の主面は鏡面状態が保持される。
Next, in FIG. 1D, rough polishing is performed so that one main surface of the polished
次に図1(e)において、この水晶素板11の概略コンベックス形状に加工された主面を所望のコンベックス形状になるように鏡面加工を施す。本実施例では、球面状の表面を有するプレートを用い、このプレート表面に研磨材を塗布し、水晶素板11を押し付けつつ摺動させ、プレート表面の曲率を水晶素板11の主面へ転写させコンベックス形状を得る方法を用いる。尚、水晶素板11の主面をコンベックス形状にする方法は他に数方法あるが、これら既存の方法を用いた場合でも本発明は有効である。又、上述した各工程の最後では、水晶素板11の表面は純水等により洗浄されている。
Next, in FIG.1 (e), the mirror surface processing is performed so that the main surface processed into the general convex shape of this
尚、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。例えば、本実施例では、圧電素板を材料として水晶を用いた水晶素板を例示し本発明の最良の形態を説明したが、本発明が有効な圧電材としては水晶の他に、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム及び圧電セラミックスなどがある。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, A various change, improvement, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, in this embodiment, the best mode of the present invention has been described by exemplifying a crystal base plate using quartz as a material of the piezoelectric base plate. However, as a piezoelectric material in which the present invention is effective, in addition to crystal, tantalate Examples include lithium, lithium niobate, and piezoelectric ceramics.
11・・・水晶素板(圧電素板) 11 ... Crystal blank (piezoelectric blank)
Claims (1)
該圧電素板の表裏主面をラッピング研磨法により所定の厚みまで研磨加工する工程と、
該圧電素板の主面辺縁部をベベリング加工し、該主面辺縁部を主面中央部に比べ厚みが薄くなるように加工する工程と、
該圧電素板をポリッシング加工により主面を鏡面仕上げする工程と、
該圧電素板の少なくとも一方の主面を概略コンベックス形状になるように粗研磨加工する工程と、
該圧電素板の概略コンベックス形状に加工された主面を所望のコンベックス形状になるように鏡面加工を施す工程と
を具備することを特徴とする圧電素板の製造方法。 In the manufacturing method of the piezoelectric element plate, the shape of the main surface of the piezoelectric element plate subjected to the outer shape processing is formed into a substantially convex convex shape.
Polishing the front and back main surfaces of the piezoelectric base plate to a predetermined thickness by a lapping polishing method;
Beveling the main surface edge of the piezoelectric element plate, and processing the main surface edge to be thinner than the main surface center; and
A step of polishing the principal surface of the piezoelectric base plate by polishing;
A step of rough polishing so that at least one main surface of the piezoelectric element plate has a substantially convex shape;
And a step of subjecting the principal surface of the piezoelectric element plate processed into a substantially convex shape to mirror finishing so as to have a desired convex shape.
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JP2005191720A JP2007013571A (en) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | Manufacturing method of piezoelectric base plate |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016082490A (en) * | 2014-10-20 | 2016-05-16 | シャロム電子株式会社 | Sc-cut crystal oscillator and method of manufacturing the same, and piezoelectric sensor using sc-cut crystal oscillator and method of manufacturing the same |
-
2005
- 2005-06-30 JP JP2005191720A patent/JP2007013571A/en active Pending
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