(57)【要約】【課題】圧電基板の外形寸法を変形させることなくベベル或いはコンベックスを有する圧電基板の製造方法を提供する。【解決手段】所定寸法に加工された略矩形平板状のＡＴカット水晶基板１と、前記ＡＴカット水晶基板１を収容するためのガイド板８と、前記ガイド板８の略矩形孔に収容するＡＴカット水晶基板１のベベル形成領域と対向する位置が開口し且つガイド板８を挟んで対向配置するマスク板９と、前記ガイド板８の略矩形孔と相対する位置の上側及び下側に配置するノズル４を備えるエッチング装置３と、からなる。前記ノズル４から噴射された砥粒５が、前記マスク板９が備える開口から露出したＡＴカット水晶基板１の長手方向の両主面の辺縁部近傍を研摩することにより、ＡＴカット水晶基板１の略中央の平坦部から該ＡＴカット水晶基板１の長手方向の両主面の辺縁部に向かって緩やかな曲面のベベル形状を有するＡＴカット水晶基板１ａが得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形平板状の圧電基板のベベル加工において、矩形平板状の圧電基板に該圧電基板の一部を露出させる開口を有するマスク板を載置し前記マスク板から露出する圧電基板の一部をエッチング装置から噴射される砥粒によってエッチングすることを特徴とする圧電基板の製造方法。
【請求項２】
前記マスク板を前記圧電基板の両主面に載置すると共に両面を同時にエッチングすることを特徴とする請求項１に記載の圧電基板の製造方法。
【請求項３】
前記砥粒の噴射と共に該砥粒によるエッチングの拡張を防止するための空気を噴射することを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の圧電基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電基板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から矩形平板形状、矩形コンベックス形状等の所定形状に形成された水晶基板の２つの主面に相対向する励振電極を形成した水晶振動素子を用い、当該水晶基板の厚みに反比例した共振周波数を得るようにした厚みすべりモード振動で励振する水晶振動子が、各種装置の周波数信号源として利用されている。特に、ＡＴカット水晶基板を用いた水晶振動子は広い温度範囲で非常に安定な温度特性を有し、また、エージング特性にも優れているため移動体通信を中心とする各種通信装置において広く利用されている。
【０００３】
水晶振動素子は質量の大きい部分に振動エネルギーが集中することを利用し、水晶基板の中心部に電極を形成することにより電極の質量分だけ中心部の質量を増大させてエネルギーを集中させている（閉じ込めている）。水晶振動素子の中心部に閉じ込めることができるエネルギー量は、平板形状の水晶基板では大した事はなく、このため従来から水晶基板の中心部の肉厚が外周縁の肉厚よりも漸増する形状を有する所謂ベベル形状或いはコンベックス形状を有する水晶基板を用いた水晶振動子にあっては水晶基板の面積を小さくしながら所望の励振モードでの励振を確保できるので、各種部品類の小型化の要求に対応することが可能になる。
【０００４】
ベベル形状或いはコンベックス形状を有する水晶基板の製造方法としては、周知技術のバレル法（研磨剤を封入したドラム等の内部に水晶基板を入れてからドラムを回転させることにより研磨を行う方法）の他に、ベベル形状を有する水晶基板の製造方法として例えば特開平８−３３０８７６号公報に開示された方法があり、以下、図５を斟酌して従来の水晶基板の製造方法について説明する。
図５（ａ）は従来の噴射加工によるベベルの製造方法を示す斜視図、図５（ｂ）は従来の製造方法の加工原理を示す図、図５（ｃ）は従来の噴射加工によりベベルを有する水晶基板を示す斜視図である。なお、図５（ａ）中のＸ、Ｙ、Ｚ座標は水晶の結晶軸を表す。
図５（ａ）に示すように、従来の製造方法においては、所定寸法に加工された矩形平板状のＡＴカット水晶基板１０１の結晶軸を揃え平面部同志をシェラック等の水晶に比較して硬度の低い接着剤１０６を介して接着したＡＴ板ブロック１０２と、図中の矢印Ａ方向に往復運動する加工台１０３とアルミナ、カーボランダム等の砥粒１０５を空気又は水等の流体とともに高圧で噴射し且つ加工台１０３の運動に協働して該加工台１０３の運動方向に直交する往復運動（矢印Ｂ）をするノズル１０４とを備える設備と、を要する。
【０００５】
まず、ＡＴカット水晶基板１０１を端面が揃うようにして接着剤１０６を介して水晶のＹ軸（厚み）方向に貼り合わせＡＴ板ブロック１０２を形成する。水晶のＸ軸方向が垂直に、且つ、水晶のＺ軸方向が加工台１０３の運動方向を向くように加工台１０３上にＡＴ板ブロック１０２を接着固定する。加工台１０３に接着固定したＡＴ板ブロック１０２とノズル１０４とを互いに直交する往復運動をさせながら、ノズル１０４から高圧流体と共に砥粒１０５を噴射させる。
図５（ｂ）に示すように、この高圧流体により運動エネルギーを得た砥粒１０５はＡＴ板ブロック１０２の上面側の接着剤１０６の接着層を除去し、該接着層から露出したＡＴカット水晶基板１０１の一方端（図中上側）の辺縁部近傍を研摩しベベルが形成される。
ＡＴ板ブロック１０２の上面側（ＡＴカット水晶基板１０１の一方端）の加工終了後、ＡＴ板ブロック１０２を反転させて加工台３に再接着固定して上面側（未加工面。ＡＴカット水晶基板１０１の他方端）を同様に加工する。そして接着剤１０６を除去（ＡＴ板ブロック１０２の分解）することにより、複数個の図５（ｃ）に示すような略平面のベベル形状を有するＡＴカット水晶基板１０１ａが得られる。
【０００６】
【特許文献】特開平８−３３０８７６号公報。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の製造方法では、所定寸法、特に外形寸法は最終完成寸法に加工された前記ＡＴカット水晶基板１０１のＸ軸方向の対向する辺縁部近傍（ベベル形成領域）のみならず端面１０１ｂをも加工してしまうことで、当該製造方法でベベル加工を施されたＡＴカット水晶基板１０１ａのＸ軸方向の外形寸法が前記ＡＴカット水晶基板１０１のものより小さくなり、つまり外形寸法不良となり、ＡＴカット水晶基板の歩留りを悪化させる虞がある。
前記ＡＴカット水晶基板１０１ａのＸ軸方向の外形の研磨量を見越して、予め前記ＡＴカット水晶基板１０１のＸ軸方向の外形長さを大きくしておくことも考えられるが、一般的に大型水晶基板（水晶ウェハ）を切断することにより複数のＡＴカット水晶基板１０１を取得するので、ＡＴカット水晶基板１０１のＸ軸方向の外形長さを大きくすることで、水晶ウェハからのＡＴカット水晶基板１０１の取数が減り該ＡＴカット水晶基板１０１のコストアップとなる。
【０００９】
また、ＡＴ板ブロック１０２の形成工程、即ち前記接着剤１０６の接着層の厚み（前記ＡＴカット水晶基板１０１同志の間隙）を一定に保ちつつ複数のＡＴカット水晶基板１０１を貼り合わせる作業が極めて困難であって、接着剤１０６の接着層の厚みがばらつくとベベル形状が一定せず、ＡＴカット水晶基板の歩留りを悪化させる虞がある。
【００１０】
さらに、ＡＴ板ブロック１０２の形成工程と接着剤６の除去工程（洗浄工程）とを追加することによる製造工程の複雑化および設備投資の高額化が、ベベル形状を有する水晶基板を用いた水晶振動子の低価格化を阻害する要因となる。
【００１１】
図５（ｃ）に示すよう、前記ＡＴカット水晶基板１０１ａのいずれの主面に略平面のベベル形成部１０１ｄと平坦部１０１ｃとが形成、即ち境界を有する３個の平面部が形成されてしまうことにより、ＡＴカット水晶基板１０１ａの厚みすべり振動が不規則となり、所望の励振モードでの励振を確保できない虞がある。
【００１２】
ちなみに周知のバレル法では、近年の超小型化或いは極薄化（高周波化）した水晶基板は自重が軽いため、当該水晶基板とドラム内の研磨剤との摩擦が発生せずベベル加工が不可能である。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、圧電基板の外形寸法を変形させることなくベベル或いはコンベックスを有する圧電基板の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、矩形平板状の圧電基板のベベル加工において、矩形平板状の圧電基板に該圧電基板の一部を露出させる開口を有するマスク板を載置し前記マスク板から露出する圧電基板の一部をエッチング装置から噴射される砥粒によってエッチングすることを特徴とする。
【００１５】
また請求項２記載の発明は、請求項１において、前記マスク板を前記圧電基板の両主面に載置すると共に両面を同時にエッチングすることを特徴とする。
【００１６】
また請求項３記載の発明は、請求項１又は２のいずれかにおいて、前記砥粒の噴射と共に該砥粒によるエッチングを防止する空気を噴射することを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図１（ａ）は本発明実施形態の噴射加工によるベベルの製造方法を示す縦断面図、図１（ｂ）は本発明実施形態のエッチング装置を省略した状態での上面図であり、図２（ａ）は本発明実施形態のエッチング装置が有するノズルの下面図、図２（ｂ）がそのＡ−Ａ縦断面図であり、図３（ａ）は本発明実施形態の製造方法による曲面ベベル形状を有する水晶基板を示す斜視図である。
本発明実施形態の製造方法では、図１に示すように、１個以上の所定寸法に加工された略矩形平板状のＡＴカット水晶基板１と、
前記ＡＴカット水晶基板１を収容するための略矩形孔が１列若しくは碁盤目状に配設されたガイド板８と、
前記ガイド板８の略矩形孔に収容するＡＴカット水晶基板１のベベル形成領域と対向する位置が開口し且つガイド板８を挟んで対向配置するマスク板９と、
前記ガイド板８の略矩形孔と相対する位置の上側及び下側に配置するノズル４を備えるエッチング装置３と、からなる。
図２に示すように、前記ノズル４夫々は略円錐状の外形を有し、アルミナやカーボランダム等の砥粒５（図１）を空気、水、濃度を下げたエタノール等の液状の薬品と共に高圧で噴射する噴射穴４ａをノズル４の傾斜面に所定の間隔で隔てた同心円状に備えると共に砥粒５によるＡＴカット水晶基板１の略中央及び該ＡＴカット水晶基板１の略中央を被覆する円形マスク部９ａのエッチングの侵食を防止するための空気層を形成する空気を噴射する噴射穴４ｂをノズル４の中心に備え、ベベル加工するＡＴカット水晶基板１の大きさ、即ちベベル形成領域の位置、大きさに合せてノズル４を交換することが可能である。
【００１９】
図１を斟酌して、本発明実施形態による曲面ベベル加工について説明する。
まず、ＡＴカット水晶基板１を一方の主面（下側面）にマスク板９を設置したガイド板８が備える略矩形孔に収容しガイド板８の他方の主面（上側面）にマスク板９を設置する。エッチング装置３が備えるノズル４の位置と治具類（２枚のマスク板９とガイド板８）に収容したＡＴカット水晶基板１の位置とが略一致するように該治具類をエッチング装置３に設置する。
エッチング装置３は、前記噴射穴４ａから高圧流体と共に砥粒５を噴射すると共に曲面ベベル加工進捗に合せてＡＴカット水晶基板１の辺端部にいく程、即ちノズル４夫々の傾斜面に備える噴射穴４ａの上側程、砥粒５の噴射量を多くする若しくは噴射圧力を高める等の噴射制御（研磨量制御）にて噴射し、且つ、噴射穴４ｂから噴射する空気を前記噴射穴４ａの噴射制御に協働して連続或いは間欠連続等の制御をして噴射する。
この高圧流体により運動エネルギーを得ると共に噴射制御された砥粒５が、前記マスク板９が備える開口から露出したＡＴカット水晶基板１の長手方向の両主面の辺縁部近傍を研摩することにより、図３に示すようにＡＴカット水晶基板１の略中央の平坦部から該ＡＴカット水晶基板１の長手方向の両主面の辺縁部に向かって緩やかな曲面のベベル形状を有するＡＴカット水晶基板１ａが複数個得られる。
【００２０】
以後は、エッチング溶液中で（水晶ウェハからの）切断〜ベベル加工工程間に生じた前記ＡＴカット水晶基板１ａの加工層及び汚れの除去、及び周波数微調整を行なう。
【００２１】
図４は本発明実施形態の噴射加工によるコンベックスの製造方法を示す縦断面図である。
同図に示すようにコンベックス形を有する水晶基板の製造方法では、１個以上の所定寸法に加工された略円形平板状のＡＴカット水晶基板１１と、
前記ＡＴカット水晶基板１１を収容するための略円形孔が１列若しくは碁盤目状に配設されたガイド板１８と、
前記ガイド板１８の略円形孔と相対する位置の上側及び下側に配置する前記ノズル４を備える前記エッチング装置１３と、からなる。
【００２２】
次に本発明による片面コンベックス加工について説明する。
前記ＡＴカット水晶基板１１をガイド板１８が備える略円形孔に収容し、前記エッチング装置１３が備えるノズル４の位置とガイド板１８に収容したＡＴカット水晶基板１１の位置とが略一致するように該ガイド板１８をエッチング装置１３に設置する。
エッチング装置１３は、上側のノズル４が有する前記噴射穴から高圧流体と共に砥粒５を噴射すると共にコンベックス加工進捗に合せてＡＴカット水晶基板１１の周縁部にいく程、即ちノズル４の傾斜面に備える噴射穴の上側程、砥粒５の噴射量を多くする若しくは噴射圧力を高める等の制御とノズル４の上下方向の往復運動とを併用する噴射制御（研磨量制御）にて噴射し、且つ、噴射穴４ｂから噴射する空気を前記噴射穴４ａの噴射制御に協働して連続或いは間欠連続等の制御をして噴射する。
この高圧流体により運動エネルギーを得ると共に噴射制御された砥粒５が露出したＡＴカット水晶基板１１の上面を研摩することにより、複数のコンベックス形状を有するＡＴカット水晶基板１１ａが得られる。
両面コンベックス形状を有するＡＴカット水晶基板を作製する場合は、前記エッチング装置１３が備える下側のノズルからの砥粒５の噴射を行なえばよい。
【００２３】
以後は、レンズ研磨機等によりコンベックス加工面を鏡面仕上げ、及び周波数微調整を行なう。
【００２４】
前記砥粒５の大きさ（粒径）を変更、例えば粒径を小さくすることでベベル加工面或いはコンベックス加工面の表面粗さを小さくすることも可能である。
【００２５】
前記ＡＴカット水晶基板１ａ、１１ａ夫々の両主面の略中央に励振電極と該励振電極夫々から長手方向一方端部に延在する略矩形状のリード電極とを配設することで水晶振動素子が得られる。
【００２６】
前記水晶振動子をセラミックパッケージに導電性接着剤を介して実装し、水晶振動子を発振させながら微量蒸着を行ない周波数を最終調整する。エージング特性劣化を防ぐため乾燥窒素の中で気密封止を行ない、気密性や絶縁性や周波数特性やインピーダンス等の特性を検査することで、水晶振動子が得られる。
【００２７】
前記水晶振動子と、発振回路および温度補償回路を構成するＩＣチップと該ＩＣチップに供給される電源電圧に重畳される高周波ノイズを除去するためのコンデンサ等の電子部品を若しくは発振回路および温度補償回路を構成するためのディスクリート部品と温度補償回路の補償量や発振周波数を微調整するためのコンデンサ等の電子部品を実装したプリント配線板と、を組合わせることで水晶発振器が得られる。
【００２８】
ＡＴカットの水晶基板を用いて本発明を説明したが、本発明はＡＴカットに限定するものではなくＢＴカット、ＣＴカット、ＤＴカット等のカットアングルの水晶基板に適用できることは云うまでもない。
【００２９】
以上では水晶（水晶基板等）を用いて本発明を説明したが、本発明は水晶のみに限定するものではなくランガサイト、四方酸リチウム、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム等の圧電材料に適用できることは云うまでもない。
【００３０】
このように構成することにより、圧電基板の外形寸法を変形させることなくベベル或いはコンベックスを有する圧電基板の製造方法が得られる。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、最終完成外形寸法に加工された圧電基板の端面への加工を抑止、即ち圧電基板の外形寸法不良してしまうことなく該圧電基板の対向する辺縁部近傍のみのベベル加工或いはコンベックス加工を施すことが可能となるという効果を有する。
【００３２】
請求項２記載の発明によれば、前記圧電基板の両主面のベベル加工或いはコンベックス加工を実施することが可能となるという効果を有する。
【００３３】
請求項３記載の発明によれば、前記砥粒の噴射と共に空気を噴射することでエッチング加工範囲の拡張を防止することが可能となるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明実施形態の噴射加工によるベベルの製造方法の構成図。
（ａ）縦断面図。
（ｂ）エッチング装置を省略した状態での上面図。
【図２】本発明実施形態におけるエッチング装置が有するノズルの構成図。
（ａ）下面図。
（ｂ）Ａ−Ａ縦断面図。
【図３】本発明実施形態における曲面ベベル形状を有する水晶基板を示す斜視図。
【図４】本発明実施形態の噴射加工によるコンベックスの製造方法の構成図。。
【図５】従来の噴射加工によるベベルの製造方法の構成図。
（ａ）斜視図。
（ｂ）従来の製造方法の加工原理を示す図。
（ｃ）従来の噴射加工によりベベルを有する水晶基板を示す斜視図。
【符号の説明】
１、１ａ、１１、１１ａ…ＡＴカット水晶基板
３、１３…エッチング装置
４…ノズル    ４ａ、４ｂ…噴射穴    ５…砥粒
８、１８…ガイド板    ９…マスク板    ９ａ…円形マスク部
１０１、１０１ａ…ＡＴカット水晶基板    １０２…ＡＴ板ブロック
１０１ｂ…端面    １０１ｃ…平坦部    １０１ｄ…ベベル形成部
１０３…加工台    １０４…ノズル    １０５…砥粒    １０６…接着剤
【図１】
2004312286.tif 000002
【図２】
2004312286.tif 000003
【図３】
2004312286.tif 000004
【図４】
2004312286.tif 000005
【図５】
2004312286.tif 000006