(57)【要約】【課題】圧電素板にバレル加工の施す目的は、圧電素板を導電性接着剤などで保持部に固着する際の影響を抑え、又、電極膜を形成した際のエネルギー閉じ込め効果を大きなものとし、更に、圧電素板の長辺の側面と、振動エネルギーを閉じ込めたい領域とが近接するため、振動エネルギーが漏れ、不要な高次輪郭モード振動を励振させてしまい、主振動に悪影響を与えることを除く目的で、バレル加工を施す必要がある。しかし、このすべての目的を同時に達成することは非常に難しい。【解決手段】複数個の短冊薄板状の圧電素板を加工容器内に投入し、この圧電素板の外形をバレル研磨加工した圧電素板において、圧電素板の表裏主面形状が第１のバレル加工形状であると同時に、該圧電素板の表裏主面と長辺の各側面より形成される４つの角部が第２のバレル加工形状に加工されている圧電素板である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の短冊薄板状の圧電素板を加工容器内に投入し、該圧電素板の外形をバレル研磨加工した該圧電素板において、
該圧電素板の表裏主面形状が第１のバレル加工形状であると同時に、該圧電素板の表裏主面と長辺各側面より形成される４つの角部が第２のバレル加工形状に加工されていることを特徴とする圧電素板。
【請求項２】
複数個の短冊薄板状の圧電素板を加工容器内に投入し、該圧電素板の外形をバレル研磨加工した該圧電素板のバレル加工方法において、
該圧電素板の主に表裏主面形状をバレル加工する第１のバレル加工工程の前又は後ろの工程に、該圧電素板の主に表裏主面と長辺各側面から形成される４つの角部を弧線状に加工する第２のバレル加工工程を設けたことを特徴とする圧電素板のバレル加工方法。
【請求項３】
短冊薄板形状の圧電素板に、少なくとも１種類のバレル加工を施した際の加工状況の管理方法において、
各々のバレル加工の途中数回で、該圧電素板の長辺及び短辺の側面端部の少なくとも１カ所の厚み寸法の変化分を測定し、その測定結果により、測定した側面端部の厚みが所望の厚みとなる残加工時間を算出し、その残加工時間にしたがって、各々の残りのバレル加工を行うことを特徴とする圧電素板の加工管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、バレル加工を施した圧電素板、及びそのバレル加工方法、更に圧電素板にバレル加工を施す際の加工状況の管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子部品の一つである圧電振動子に使用される圧電素板は、その圧電振動子の小型化に伴い、素板形状として小型の短冊形状が主流となってきた。しかし、圧電素板の小型化が進むにつれ、クリスタルインピーダンス（以下ＣＩという）が高くなり、圧電素板の励振起動特性などに悪影響を与えている。
【０００３】
このＣＩ値を低くするために、圧電素板の輪郭部分を圧電素板中央部より薄くする加工（バレル加工）を施し、励振の輪郭部分への伝搬を強制的に減衰させることが行われている。図３（ａ）は、従来技術として筒状の加工容器でバレル加工を施した圧電素板の平面図である。又図３（ｂ）は図３（ａ）記載のＣ１−Ｃ２間で切断した際の断面図である。即ち、圧電素板３０の主面３１には、球状のバレル加工容器の内面形状が転写された、圧電素板の中央部に形成された平坦部３２に比べ短辺の両側面端部３３が主に薄くなった形状に加工されている。
【０００４】
又、図４（ａ）及び（ｂ）には、図３に開示した圧電素板ではほとんど研磨加工されていない圧電素板の長辺の側面の４つの角部を加工するために、圧電素板のバレル加工に使用する加工容器として、所謂タイヤ形状のバレル加工容器で加工した圧電素板の平面図及び断面図が開示されている。即ち、圧電素板４０の主面４１には中央部分に圧電素板の長辺に長径を持つ楕円形の平坦部４２が形成され、その平坦部４２から主面４１の長辺及び短辺の各端部に向けて徐々に厚みが薄くなる形状に加工されている。
【０００５】
更に、このような圧電素板の加工状況を管理する方法としては、加工途中で圧電素板の主振動周波数といくつかの副振動周波数を測定し、その測定結果から残りのバレル加工時間を算出し、その時間に従ってバレル加工を行う管理方法が、従来から行われていた。
【０００６】
前述のような圧電素板、及びその圧電素板の加工方法、更にその圧電素板の加工管理方法については、以下のような文献が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２４５１６０号公報
【特許文献２】
特許第２８６４２４２号公報
【特許文献３】
特開２００３−５７２８２号公報
【０００８】
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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧電素板には、高次輪郭振動を避け、主振動を安定に振動させるために、無数とも思われる圧電素板外形寸法と周波数（圧電素板厚み）が存在する。この無数の圧電素板外形寸法と周波数の仕様組み合わせに合わせて、その圧電素板にバレル加工を施す加工容器を製造し且つ使用することは非常に困難である。
【００１０】
又、圧電素板にバレル加工の施す目的は、圧電素板外形形状が円形の場合は、圧電素板を導電性接着剤などで保持部に固着する際の影響を抑え、電極膜を形成した際のエネルギー閉じ込め効果を大きなものとすることが主な目的であった。更に、圧電素板外形形状を短冊形にしたことにより、前述した目的のほかに、圧電素板の長辺の側面と、振動エネルギーを閉じ込めたい振動領域とが近接するため、振動エネルギーが漏れ、不要な高次輪郭モード振動を励振させてしまい、主振動に悪影響を与えることを除く目的でも、バレル加工を施す必要がある。しかし、従来のバレル加工方法では、この両方の目的を同時に達成することは非常に難しいことである。
【００１１】
又、圧電素板の加工状況の管理方法として、主振動と副振動の周波数を直接管理する方法が開示されているが、この方法では、圧電素板にバレル加工を施すことにより、管理対象の副振動の振動レベルが徐々に小さくなってしまい、加工が進むにつれその検出が困難になってしまう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明は前述した問題点を解決するために成されたものであり、複数個の短冊薄板状の圧電素板を加工容器内に投入し、この圧電素板の外形をバレル研磨加工した圧電素板において、圧電素板の表裏主面形状が第１のバレル加工形状であると同時に、該圧電素板の表裏主面と長辺の各側面より形成される４つの角部が第２のバレル加工形状に加工されていることを特徴とする圧電素板である。
【００１３】
又、複数個の短冊薄板状の圧電素板を加工容器内に投入し、この圧電素板の外形をバレル研磨加工した圧電素板のバレル加工方法において、圧電素板の主に表裏主面形状をバレル加工する第１のバレル加工工程の前又は後ろの工程に、この圧電素板の主に表裏主面と長辺の各側面から形成される４つの角部を弧線状に加工する第２の加工工程を設けたことを特徴とする圧電素板のバレル加工方法でもある。
【００１４】
更に、短冊薄板形状の圧電素板に、少なくとも１種類のバレル加工を施した際の加工状況の管理方法において、各々のバレル加工の途中数回で、圧電素板の長辺及び短辺の側面端部の少なくとも１カ所の厚み寸法の変化分を測定し、その測定結果により、測定した側面端部の厚みが所望の厚みとなる残加工時間を算出し、その残加工時間にしたがって、各々の残りのバレル加工を行うことを特徴とする圧電素板の加工管理方法でもある。
【００１５】
従って、本発明における圧電素板の形状は、圧電素板の長辺の側面形状に起因する副振動の振動を抑圧できる作用を成す。又、本発明の圧電素板のバレル加工方法は、前述の圧電素板形状を簡易に加工できる作用を成す。更に、本発明の圧電素板の加工管理方法は、圧電素板の加工状況を統計的に把握でき、加工時間などの管理を正確にできる作用を成す。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明による圧電素板の一実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は本発明に関わる圧電素板の第１及び第２のバレル加工後の形態を示す平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）記載のＡ１−Ａ２で切断した際の圧電素板の断面図である。図２（ａ）は本発明に関わる圧電素板の第２のバレル加工後の形態を示す平面図である、図２（ｂ）は図２（ａ）記載のＢ１−Ｂ２で切断した際の圧電素板の断面図である。尚、図１（ａ）及び図２（ａ）には、その圧電素板の主面の形態を表すため、面上の同じ厚みの部分を線で結んだ線が記載されている。又、各図では、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。特に圧電素板の厚さは本発明を理解し易くするためにデフォルメした形で現している。
【００１７】
即ち、図１（ａ）において圧電素板１０は、圧電素板の主面１１の中央部に俵型状の輪郭の平坦部１２が形成されており、この平坦部１２から圧電素板１０の４つ辺縁部に向かって、徐々に厚みが薄くなるように形成されている。尚、図１（ａ）では一主面のみ開示しているが、裏側となる主面も同様な形状に形成されている。
【００１８】
このような形状の圧電素板１０では、平坦部１２から短辺の側面部１３へかけても徐々に厚みを変化させて、短辺縁部で厚み寸法が８０〜１００μｍとなる形状のため、圧電素板を保持する保持部の影響は、従来の圧電素板と同等並に削減でき、更に、平坦部１２が従来のバレル加工された圧電素板に形成されている平坦部とほぼ同等の面積を有している。
【００１９】
更に、本発明では圧電素板１０の平坦部１２から長辺の側面部１４へかけても、厚み寸法が辺縁部で薄くなるような形状に加工しているため、平坦部から長辺の側面への漏れエネルギーを強制的に減衰でき、因って漏れエネルギーによる高次輪郭振動（副振動）の発生を抑制し、Ｑ値などを従来の圧電素板と同等以上にできる。本実施例では、平坦部１２に後工程で形成する電極の外形輪郭における長辺が係る部分の厚さＨ１から、圧電素板長辺の側面端の厚さＨ２を減算した平行平面度ｈ（ｍｍ）が０．５３／ｆ２（ｆ：振動周波数（ＭＨｚ））以上となるように加工している。実施例のように圧電素板の表裏両面を加工する場合、片面側で０．５３／ｆ２の半分（ｈ／２）以上の厚み差があれば振動エネルギーが平坦部に集中し、高次輪郭振動を減衰させられる。
【００２０】
このような形状の圧電素板に加工する方法として、本発明の実施例では、まず、タイヤ型バレル加工容器や縦型遠心バレル加工容器内に、バレル加工の対象となる複数個の圧電素板を投入する。このときの例えば縦型遠心バレル加工容器の構造としては、加工容器の径方向の半径Ｒ１を加工容器の底面外周部の半径Ｒ２の１０倍以上の寸法比となるような構造としている、尚、その際に一緒に研磨材や研磨補助部材を投入することもある。
【００２１】
次に、投入した圧電素板を、バレル加工容器を自公転運動させることで、第２のバレル加工工程を行う。第２のバレル加工工程を行った後の圧電素板の形状を図２（ａ）、（ｂ）に示す。これは、加工容器の底面外周部の半径が加工容器の径方向半径より小さいので、加工容器を自公転運動させた場合、加工容器内部に投入した圧電素板２０は、加工容器の自転方向に長辺を向けた形で摺動し、因って加工容器底面に接触する圧電素板２０の長辺の側面角部２１が、選択的に断面形状が弧線状になるようにバレル加工される。圧電素板２０の長辺の側面角部２１が、直線状にバレル加工され且つ所望の厚みの形状になったら、加工容器より圧電素板を取り出す。
【００２２】
次に、取り出した圧電素板を、加工容器の径方向の半径Ｒ１と加工容器の底面外周部の半径Ｒ２がほぼ等しい球形に近い形状のバレル加工容器内に再投入し、このバレル加工容器を自公転運動させることにより第１のバレル加工工程を行う。第１のバレル加工工程を行った後の圧電素板の形状を図１（ａ）、（ｂ）に示す。
【００２３】
この工程により、第２のバレル加工工程で長辺の各側面角部が加工された圧電素板の表裏主面を、第１のバレル加工の容器の加工面形状を転写するように加工する。尚、本実施例では圧電素板の長辺の側面角部を弧線状に加工する手段としてバレル加工を用いたが、他の機械加工手段又は薬品による化学処理手段を用いて加工しても良い。又、本実施例では圧電素板の長辺の側面角部を加工する第２のバレル加工工程を、圧電素板の主に主面形状を加工する第１のバレル加工工程の前に設けた加工方法を開示したが、第１のバレル加工工程の後に第２のバレル加工工程を設けても、本発明における圧電素板の形状を形成することができる。
【００２４】
更に、このような圧電素板の加工状況を管理する方法として、まず、第２のバレル加工工程の途中数回で、圧電素板の長辺の側面端部の少なくとも１カ所の厚み寸法の変化分を測定する。この測定には圧電素板に光を照射し、その反射光のうち常光線と異常光線の違いを用いた厚み測定器を使用する。
【００２５】
次に、その測定結果により、測定した側面端部の厚みが所望の厚み（長辺の側面端部の厚さは、後の工程で形成される励振用電極の外形輪郭の長辺端部が係る部分の厚さから０．５３／ｆ２より算出した値を減算した値以下）となる残加工時間を算出し、その残加工時間にしたがって、各々の残りのバレル加工を行う圧電素板の加工管理方法である。この管理方法により、従来の周波数の測定値を用いた管理方法に比べ、圧電素板の加工状況を直接的に把握でき、加工時間などの管理をより正確にできる。
【００２６】
尚、本実施例では圧電素板主面上の中央に平坦部を設けた形状の圧電素板を開示したが、必ずしも平坦である必要はなく、圧電素板の各側面縁部の傾斜よりも緩やかな傾斜の略平坦部でも、本発明の作用効果を成すことはできる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述の通り、本発明に関わる圧電素板、及びその加工方法、更にその加工状況の管理方法により、高次輪郭振動を抑制できたことにより、ＣＩ値が低く且つＱ値が高い圧電素板、及びその簡易な加工方法、更に正確な管理方法を提供でき、因って総合的に非常に特性の良い圧電素板を安定的に且つ安価に製造できる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明に関わる圧電素板の第１及び第２のバレル加工後の形態を示す平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）記載のＡ１−Ａ２で切断した際の圧電素板の断面図である。
【図２】図２（ａ）は、本発明に関わる圧電素板の第２のバレル加工後の形態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）記載のＢ１−Ｂ２で切断した際の圧電素板の断面図である。
【図３】図３（ａ）は、従来技術に関わる圧電素板のバレル加工後の一形態を示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）記載のＣ１−Ｃ２で切断した際の圧電素板の断面図である。
【図４】図４（ａ）は、従来技術に関わる圧電素板のバレル加工後の他の形態を示す平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）記載のＤ１−Ｄ２で切断した際の圧電素板の断面図である。
【符号の説明】
１０，圧電素板
１１，圧電素板主面
１２，平坦部
１４，長辺の側面
【図１】
2004328509.tif 000003
【図２】
2004328509.tif 000004
【図３】
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【図４】
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