(57)【要約】【課題】加工することなく、目視可能なマーカーを施すことのできる水晶素子及びその製造方法を提供すること【解決手段】本発明の水晶素子は、平面矩形状の板状に形成された本体１の少なくとも一辺に近接した方向判別用の線状マーカー１Ｂが形成された水晶素子であって、前記本体１は人工水晶生成で形成された種子部Ｓと、この種子部Ｓの周囲に形成されたシードベール部Ｖとを備え、このシードベール部Ｖと前記種子部Ｓとの境界部分を前記線状マーカー１Ｂとしたことを特徴とする。【選択図】図３
2011221426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面矩形状の板状に形成された本体の少なくとも一辺に近接した方向判別用の線状マーカーが形成された水晶素子であって、
前記本体は水晶種子部と、この種子部の周囲に形成されたシードベール部とを備え、このシードベール部と前記種子部との境界部分を前記線状マーカーとしたことを特徴とする水晶素子。
【請求項２】
請求項１に記載された水晶素子において、
前記本体は波長板であり、前記線状マーカーが光学有効領域の外に設けられることを特徴とする水晶素子。
【請求項３】
請求項２に記載された水晶素子において、
前記本体はＹカットで切り出されていることを特徴とする水晶素子。
【請求項４】
請求項１に記載された水晶素子において、
前記本体は圧力センサー用のダイアフラムであることを特徴とする水晶素子。
【請求項５】
板状に形成された本体の光学有効領域外に方向判別用の線状マーカーが形成された水晶素子の製造方法であって、
オートクレーブ内下方に原料を配置し、オートクレーブ内上方に水晶種子を配置し、前記オートクレーブ内に充填した溶液を加熱して前記原料を溶融し、加熱による対流を利用して溶解物質を前記種子の表面に再結晶させてシードベールを形成する人工水晶生成工程と、
この人工水晶成形工程で製造された人工水晶を研削してランバードを形成するランバード形成工程と、
このランバード形成工程で形成されたランバードを切断部材で切断して複数のウェハーを形成するウェハー形成工程と、
このウェハー形成工程で形成されたウェハーを切断して水晶素子を形成する水晶素子切断工程とを備え、
前記ウェハー形成工程では、前記ウェハーに前記水晶種子に対応する種子部と、前記シードベールに対応するシードベール部とが形成され、
この水晶素子切断工程は、前記ウェハーに形成される前記種子部と前記シードベール部との境界部分を方向判別用の線状マーカーとして利用することを特徴とする水晶素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載された水晶素子の製造方法において、
前記ウェハー形成工程は、前記ランバードのＹ軸と直交する断面を切断することを特徴とする水晶素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、波長板、その他の水晶素子と、この水晶素子を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、水晶板が工業的に広く用いられている。この水晶板は、一般に、人工水晶の原石からランバード加工により柱状の水晶にした後、所定の切断角度で切断し、研磨加工やエッチングによる表面処理等を経て、厚さ１００（μｍ）程度の厚さの基板（ウェーハ）に形成される。
前記切断角度は水晶デバイスの仕様や形態により様々で、圧電振動子や弾性表面波デバイスの仕様に応じて、ＡＴカット板、ＢＴカット板、ＦＣカット板、ＧＴカット、ＩＴカット板、ＬＣカット板、ＳＣカット板、ＳＴカット、ＲＴカット、Ｙカット板等といった各種のカット板が作製される。また、光学部品においては、波長板（位相差板）用として、結晶光学軸であるＺ軸に対して平行な角度で切り出されるＹカットやＸカット、Ｚ軸に対して所定の角度α（９０°でない）で切り出されるα°Ｚ、所謂Ｚ板、等がある。また水晶旋光板としては、Ｚ軸に対して９０°の角度で切り出されるＺカット等が広く用いられている。
【０００３】
水晶の方向判別用のＸ線回折装置を利用して、水晶板が正しい方向に向いたときだけ回折Ｘ線が検出されるようにＸ線光学系をセットしておく方法である。しかしながら、このＸ線回折測定による方向判別方法においては、Ｘ線源やＸ線検出器等の機器を必要とするので、構造が複雑で、経費がかかるという問題があるため、従来では、特許文献１、特許文献２及び特許文献３により提案されている方向の判別方法の従来例がある。
【０００４】
特許文献１には、水晶板に対して２つの光測定装置が設けられ、これら光測定装置は、一方が水晶板の表面側に光を照射し、他方が水晶板の裏面側に光を照射し、この状態でパルスモータによって水晶板を回転させながら、それぞれの光測定装置の出力計を読み、両出力計の表示値が同時にゼロになるところで水晶板の回転を止める水晶板の方向判別装置が記載されている。この停止位置は、水晶板内の結晶格子面に対して常に一定の位置となりうるため水晶板の方向が判別できるようになっている。
【０００５】
特許文献２には、互いに光を通さない角度に配置した２枚の偏光板の間に水晶板を挿入し、水晶板の画像をカメラで撮影し、偏光板の偏光角度を異ならせて水晶板の明瞭な画像を得られるようにし、得られた画像からその方向を検出する水晶板の方向検出方法が記載されている。
【０００６】
特許文献３には、２枚の偏光板は互いに光を通さない角度に配置されているが、２枚の偏光板の間に水晶板が供給されると、この水晶板の光の回折によりその画像をカメラで取込む水晶板の方向判別装置が記載されている。
【０００７】
特許文献１、特許文献２および特許文献３のいずれにおいても、水晶板の方向を判別するためのマーカーが必要である。
そこで、従来では、方向を検出された水晶板において、その方向を記録する一手段として、光学領域外の外周端付近に水晶板から各光学素子の個々に分割する際にダイシングにより切断するときにハーフカットを用いて、外周付近に溝を形成するといった手法が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０６−１２９８３９号
【特許文献２】特開２００１−２９６１１３号
【特許文献３】特開２００２−０２２４２９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来例では、水晶素子を製造するに際して、ダイシングにより溝形成のための手間がかかるという課題がある。さらに、溝の深さが規定より大きくなると、溝の表面や端面にチッピングやクラック等の傷が形成され、それが要因となって衝撃時に破片となって水晶素子表面の光学領域に付着してしまうという課題があった。
【００１０】
本発明の目的は、加工することなく、目視可能なマーカーを施すことのできる水晶素子及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［適用例１］
本適用例に係わる水晶素子は、平面矩形状の板状に形成された本体の少なくとも一辺に近接した方向判別用の線状マーカーが形成された水晶素子であって、前記本体は水晶種子部と、この種子部の周囲に形成されたシードベール部とを備え、このシードベール部と前記種子部との境界部分を前記線状マーカーとしたことを特徴とする。
【００１２】
上記適用例に係わる水晶素子では、人工水晶生成法で予め人工水晶に形成される種子部とシードベール部との直線状の境界部分を線状マーカーとしたので、従来例のように溝を別途成形する手間が省けるとともに、溝形成に伴うチッピングやクラック等の傷が形成されることがない。このため、それが要因となって水晶素子に衝撃が印加される際に破片となって水晶素子表面の光学領域に付着してしまうような不具合を防ぐことができる。
【００１３】
［適用例２］
本適用例に係わる水晶素子は、前記本体は波長板であり、前記線状マーカーが光学有効領域の外に設けられることが好ましい。
上記適用例の係わる水晶素子では、波長板を製造する際にマーカー用の溝を形成することが不要とされるので、波長板に溝を形成する際の不都合を回避できる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例に係わる発明は、前記本体はＹカットで切り出されていることが好ましい。
上記適用例に係わる水晶素子では、Ｙカット波長板に溝を形成する際の不都合を回避できる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例に係わる水ダイアフラム記本体は圧力センサー用のダイアフラムであることが好ましい。
上記適用例に係ダイアフラムでは、圧力センサー用のダイアフラムを製造する際にマーカー用の溝を形成することが不要とされるので、波長板に溝を形成する際の不都合を回避できる。
【００１６】
［適用例５］
本適用例に係わる水晶素子の製造方法は、板状に形成された本体の光学有効領域外に方向判別用の線状マーカーが形成された水晶素子を製造する方法であって、オートクレーブ内下方に原料を配置し、オートクレーブ内上方に水晶種子を配置し、前記オートクレーブ内に充填した溶液を加熱して前記原料を溶融し、加熱による対流を利用して溶解物質を前記種子の表面に再結晶させてシードベールを形成する人工水晶生成工程と、この人工水晶成形工程で製造された人工水晶を研削してランバードを形成するランバード形成工程と、このランバード形成工程で形成されたランバードを切断部材で切断して複数のウェハーを形成するウェハー形成工程と、このウェハー形成工程で形成されたウェハーを切断して水晶素子を形成する水晶素子切断工程とを備え、前記ウェハー形成工程では、前記ウェハーに前記水晶種子に対応する種子部と、前記シードベールに対応するシードベール部とが形成され、この水晶素子切断工程は、前記ウェハーに形成される前記種子部と前記シードベール部との境界部分を方向判別用の線状マーカーとして利用することを特徴とする。
【００１７】
上記適用例に係わる水晶素子の製造方法では、ウェハー形成工程において、ランバードを切断部材、例えば、ワイヤーソーで切断して複数のウェハーを形成する。このウェハーには、種子部と、この種子部を覆うシードベール部とが形成されることになるが、切断部材での切断にあたり、切断部材の材料の切り粉、例えば、鉄粉が種子部とシードベール部との境界部分に付着することになり、これが線状マーカーとして利用される。
従って、マーカー用に溝を形成することの不都合を回避できる水晶素子の製造方法を提供することができる。
【００１８】
［適用例６］
本適用例に係わる水晶素子の製造方法は、前記ウェハー形成工程は、前記ランバードのＹ軸と直交する断面を切断することを特徴とする。
上記適用例に係わる水晶素子の製造方法では、Ｙカット水晶素子に溝を形成する際の不都合を回避できる波長板の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態における波長板の模式図であり、（Ａ）は波長板の平面図、（Ｂ）は波長板の正面図である。
【図２】第一実施形態における人工水晶製造装置を説明するための概略図である。
【図３】第一実施形態におけるＹカット波長板の製造工程を説明するための模式図であり、（Ａ）は製造された人工水晶の模式図、（Ｂ）はランバード加工された人工水晶の模式図、（Ｃ）は人工水晶をウェーハ状にワイヤーソーでＹカットする模式図、（Ｄ）はウェーハ状の人工水晶を波長板へと切り出す模式図、（Ｅ）はＹカット波長板を示す模式図である。
【図４】第二実施形態におけるＺカット波長板の製造工程を説明するための模式図であり、（Ａ）は製造された人工水晶の模式図、（Ｂ）はランバード加工された人工水晶の模式図、（Ｃ）は人工水晶をウェーハ状にワイヤーソーでＺカットする模式図、（Ｄ）はＺカットされた人工水晶をウェーハ状に切り出す模式図、（Ｅ）はウェーハ状の人工水晶を波長板へと切り出す模式図である。
【図５】第三実施形態おける波長板を用いた圧力センサーを示す分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態の説明において、同一構成要素は同一符号を付して説明を省略もしくは簡略にする。
本発明の第一実施形態を図１から図３に基づいて説明する。
図１に基づいて、第一実施形態における波長板を説明する。
図１は、本発明の第一実施形態における波長板の模式図であり、（Ａ）は波長板の平面図、（Ｂ）は波長板の側面図である。
図１（Ａ）に示すように、本実施形態における平面矩形状の本体としての波長板１は、その平面中央に製品に組み込まれた際、光が透過する光学有効領域１Ａと、この光学有効領域１Ａ外でかつ波長板１のいずれか一辺に近接して位置する線状マーカー１Ｂとを有する。この線状マーカー１Ｂは、平行な２つの直線を有し、これら直線に囲まれる領域は後述する人工水晶生成で形成された種子部Ｓである。そして、この種子部Ｓを挟むように両側にシードベール部Ｖが形成される。
ここで、種子部Ｓには、人工水晶から波長板１を切削加工する際に廃材として得られる切削片が採用されている。このとき、ワイヤーソーにより切削加工される際、ワイヤーソー由来の鉄粉等が切削片に付着してしまう。そして、この表面に鉄粉等が付着した切削片を種子部Ｓとして人工水晶を生成すると、種子部Ｓの表面にシードベール部Ｖが生成される際、これらの境界面に鉄粉等が微量に残留してしまう。しかし、第一実施形態における波長板１では、この鉄粉等が目視可能な線状マーカー１Ｂとして機能する。
また、図１（Ｂ）に示すように、波長板１は、溝等の凹凸が形成されておらず、平滑な平面を有する板状部材である。
【００２１】
図２に基づいて、第一実施形態における人工水晶製造装置について説明する。
図２は、第一実施形態における人工水晶製造装置を説明するための概略図である。
図２に示すように、人工水晶生成装置２は、片端開口の筒状であって、開口部にねじ山２１１が設けられた高温高圧容器であるオートクレーブ２１と、このオートクレーブ２１の開口部と螺合して閉塞するねじ山２２１が設けられた蓋部材２２とを有する。このオートクレーブ２１は、その下部に人工水晶の原料としてのラスカと呼ばれる天然水晶の屑水晶２３１を収容する原料収容部２３と、この原料収容部２３の上部に人工水晶を生成する際の結晶核となる水晶種子２４１が収容される種子収容部２４とを有している。また、原料収容部２３には、後述する希アルカリ溶液が加熱された際、熱対流するのを制御するための対流制御板２３２が設けられている。
【００２２】
次に、人工水晶生成工程について説明する。
天然水晶２３１を原料収容部２３に収容した後、オートクレーブ２１内を例えば、自由空間の約８０％に水酸化ナトリウムまたは炭酸ナトリウムなどの希アルカリ溶液を注入し、開口部を蓋部材２２で閉塞して図示しないヒーター等により加熱する。このときの条件としては、種子収容部２４の温度を約３００℃、原料収容部２３の温度を約４００℃に加熱すると、溶液の膨張圧縮作用により、圧力は１４０ＭＰａ程度まで達する。
このような高温高圧環境下において、原料収容部２３の天然水晶２３１は希アルカリ溶液に溶解を始め、やがてＳｉＯ２の飽和溶液となる。この飽和溶液は熱対流により上昇しオートクレーブ２１内の温度差により種子収容部２４において過飽和状態となり種子２４１表面に析出・成長を始める。その後、溶液はオートクレーブ下部に下降して加熱され、再び天然水晶２３１を溶解して対流により上昇する。このような過程を繰り返すことで水晶結晶が連続的に成長し、人工水晶が得られる（図３（Ａ）参照）。
【００２３】
図３に基づいて、第一実施形態における波長板の製造方法について説明する。
図３は、第一実施形態におけるＹカット波長板の製造工程を説明するための模式図であり、（Ａ）は製造された人工水晶の模式図、（Ｂ）はランバード加工された人工水晶の模式図、（Ｃ）は人工水晶をウェーハ状にワイヤーソーでＹカットする模式図、（Ｄ）はウェーハ状の人工水晶を波長板へと切り出す模式図、（Ｅ）はＹカット波長板を示す模式図である。
図３（Ａ）に示すように、上述した人工水晶生成工程により得られた棒状の人工水晶１０は、Ｙ軸結晶方位と平行する長さ方向に沿ってもともと種子２４１であった種子部Ｓと、この種子部Ｓの表面に結晶化したシードベール部Ｖとを有し、種子部Ｓとシードベール部Ｖとの境界面には線状マーカー１Ｂが形成されている。その後、図３（Ｂ）に示すように、ランバード１１は、表面研磨が施された後、ランバード加工されてＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の結晶方位が認識可能に面取り加工が施される（ランバード形成工程）。そして、図３（Ｃ）に示すように、ランバード１１は、線状マーカー１Ｂと垂直、つまり、Ｙ軸結晶方位と垂直に図示しないワイヤーソーを用いて等間隔に切断される。これにより、線状マーカー１Ｂを有する複数のウェハー１２が形成される（ウェハー形成工程）。次に、図３（Ｄ）に示すように、水晶素子切断工程としての波長板切断工程では、ウェハー１２が線状マーカー１Ｂを基準にして矩形状に切断される。このとき、切断される矩形状領域は、線状マーカー１Ｂを含み、かつ、矩形領域端部近傍に位置するように設定される。これにより、図３（Ｅ）に示すように、線状マーカー１Ｂを端部近傍に備えた複数の波長板１が切り出される。
【００２４】
以上の構成の第一実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）第一実施形態では、人工水晶生成法で予め人工水晶１０に形成される種子部Ｓとシードベール部Ｖとの面状の境界部分を線状マーカー１Ｂとしたので、溝を別途成形する手間が省けるとともに、溝形成に伴うチッピングやクラック等の傷が形成されることがない。このため、それが要因となって波長板１に衝撃が印加される際に破片となって波長板１表面の光学有効領域１Ａに付着してしまうような不具合を防ぐことができる。
【００２５】
（２）第一実施形態では、ランバード１１をＹ軸結晶方位と垂直にワイヤーソーで切断するので、いわゆるＹカットの波長板１に溝を形成する必要がなく、溝形成による不都合を回避できる。
【００２６】
（３）第一実施形態では、圧力センサー３用のダイアフラム４０を製造する際に線状マーカー１Ｂを利用できるので、溝を形成することが不要となり、波長板１に溝を形成する際の不都合を回避できる。
【００２７】
（４）第一実施形態では、ウェハー形成工程において、ランバード１１をワイヤーソーで切断して複数のウェハー１２を形成する。このウェハー１２には、種子部Ｓと、この種子部Ｓを覆うシードベール部Ｖとが形成されることになるが、ワイヤーソーでの切断にあたり、ワイヤーソー由来の鉄粉等が種子部Ｓとシードベール部Ｖとの境界部分に付着することになり、これが線状マーカー１Ｂとして利用される。
従って、第一実施形態では、溝を形成することの不都合を回避できる水晶素子の製造方法を提供することができる。
【００２８】
（５）第一実施形態では、ランバード１１をＹ軸結晶方位と垂直にワイヤーソーで切断するので、いわゆるＹカット水晶素子に溝を形成する際の不都合を回避できる波長板の製造方法を提供することができる。
【００２９】
図４に基づいて、第二実施形態における波長板の製造方法について説明する。
第二実施形態は、第一実施形態とは、ウェハー形成工程において、Ｙ軸結晶方位と垂直でない向きに切断される点が異なるものであり、その他の構成は第一実施形態と同様である。
図４は、第二実施形態におけるＺカット波長板の製造工程を説明するための模式図であり、（Ａ）は製造された人工水晶の模式図、（Ｂ）はランバード加工された人工水晶の模式図、（Ｃ）は人工水晶をウェーハ状にワイヤーソーでＺカットする模式図、（Ｄ）はＺカットされた人工水晶をウェーハ状に切り出す模式図、（Ｅ）はウェーハ状の人工水晶を波長板へと切り出す模式図である。
図４（Ｃ）に示すように、ランバード１１は、線状マーカー１Ｂと垂直でない、つまり、Ｙ軸結晶方位と垂直でない方向に図示しないワイヤーソーを用いて等間隔に切断される。このとき、切り出されたウェハー１２は、その平面と切断面とが垂直ではなく、Ｙ軸結晶方位に対して０°以上９０°未満の角度、例えば、１３．３７°で切断、いわゆるＺカットされるため、図４（Ｄ）に示すように、複数のウェハー１２を積層し、一端を揃えて両端部をカットラインＣＬに沿って切断することで、線状マーカー１Ｂを有する複数のウェハー１２が得られる。
【００３０】
従って、第二実施形態では、第一実施形態の（１），（３），（４）の効果と同様な作用効果を奏することができる。
さらに、以下の作用効果を奏することができる。
【００３１】
（６）第二実施形態では、ランバード１１をＹ軸結晶方位と垂直でない方向にワイヤーソーで切断するので、いわゆるＺカットの波長板１に溝を形成する必要がなく、溝形成による不都合を回避できる。
【００３２】
（７）第二実施形態では、ランバード１１をＹ軸結晶方位と垂直でない方向にワイヤーソーで切断するので、いわゆるＺカット水晶素子に溝を形成する際の不都合を回避できる波長板１の製造方法を提供することができる。
【００３３】
図５に基づいて、第三実施形態における波長板を用いた圧力センサーについて説明する。
図５は、第三実施形態おける波長板を用いた圧力センサーを示す分解斜視図である。
図５に示すように、圧力センサー３は、基台５０と、枠付き振動子３０と、波長板１から形成されたダイアフラム４０とを有しており、枠付き振動子３０を基台５０とダイアフラム４０とで挟んで、接着剤などの接合部材で接合する三層構造となっている。
【００３４】
また、ダイアフラム４０は、内部空間に露出した面４０ａに、圧電振動片３１の両端の基部３６，３７の夫々が接合された台座部４４，４５を有している。この台座部４４，４５は、その表面に設けられた図示しない引出電極と、基部３６，３７の図示しない中継となる電極とを、半田等の導電性を発揮する接合材で電気的且つ機械的に接続することで、圧電振動片３１と接合されている。また、台座部４４，４５は、ダイアフラム４０の台座部４４，４５以外の箇所が圧電振動片３１に接触しないような高さを有し、水晶ウェハーを例えばフォトリソ加工技術を利用してエッチングにより形成されている。
なお、本実施形態のダイアフラム４０は水晶をウエットエッチングして形成することも可能である。また、ダイアフラム４０は、細長い振動腕３４，３５を有する圧電振動片３１の形状に合わせて、一枚のウェハー１２から効率よく多数個取りができるように、略長方形に形成されている。
従って、第三実施形態では、第一実施形態および第二実施形態の効果と同様な作用効果を奏することができる。
【００３５】
なお、本発明は、上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で以下に示される変形をも含むものである。
例えば、前記実施形態では、水晶素子を波長板１や圧力センサー用のダイアフラム４０として使用したが、これに限らない。例えば、プリズムや偏光変換素子等の光学物品に用いることができる。
また、前記実施形態では、ランバード１１がワイヤーソーを用いて切断されるとしたが、これに限らず、例えば、ダイシング装置を用いて切断してもよく、切断できる構成であればいずれでもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１…波長板（本体）、１Ａ…光学有効領域、１Ｂ…線状マーカー、３…圧力センサー、１０…人工水晶、１１…ランバード、１２…ウェハー、２１…オートクレーブ、２３…原料収容部（オートクレーブ内下方）、２４…種子収容部（オートクレーブ内上方）、２３１…天然水晶（原料）、２４１…水晶種子、４０…ダイアフラム、Ｓ…種子部、Ｖ…シードベール部
【図１】
2011221426.tif 000003
【図２】
2011221426.tif 000004
【図３】
2011221426.tif 000005
【図４】
2011221426.tif 000006
【図５】
2011221426.tif 000007