(57)【要約】【課題】  裏表の形状の対称性を向上させ、不要な寄生振動の発生を防ぎ、汚れの付着を軽減させ、破損に対する信頼性を向上させる。【解決手段】  所定の厚さで均一になるようにラッピング加工された水晶板２に乾式ベベリング加工を行って外側に向かうにつれて厚さが薄くなるように水晶板２の外周部分に傾斜部２１を形成し、乾式ベベリング加工の後であって乾式ベベリング加工された部分（傾斜部２１）を含む水晶板２の裏表の表面を湿式ベベリング加工により鏡面処理を行い、水晶板２の中央部に励振電極３を設けたことを特徴とする。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾式ベベリング加工された水晶板の表面が湿式ベベリング加工され、前記水晶板の中央部に励振電極が形成されたことを特徴とするＱＣＭセンサ素子。
【請求項２】
所定の厚さにラッピング加工された水晶板に乾式ベベリング加工を行う工程と、
前記乾式ベベリング後に乾式ベベリング加工された部分を含む前記水晶板の表面を湿式ベベリング加工により鏡面処理を行う工程と、
前記水晶板の中央部に励振電極を設ける工程と、
を備えて構成されることを特徴とするＱＣＭセンサ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微少な量の質量変化を共振周波数の減少量によって検出するＱＣＭセンサ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＱＣＭ（Ｑｕａｒｔｚ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｂａｌａｎｃｅ）センサ素子は、ラッピング加工された水晶板（図２（ａ）参照）において、平面視円板形状となる水晶板の外周部分を乾式ベベリング加工により外周部分を傾斜させた形状となっている。つまり、従来のＱＣＭセンサ素子は、厚さが一定となる平坦部と外側に向かうにつれて厚さが薄くなる傾斜部とを備え（図２（ｂ）参照）、この平端部表面の内部側には励振電極（図示せず）が形成されている。これにより、ＱＣＭセンサ素子は、この励振電極表面に付着した微少な量の質量変化を素子の共振周波数の減少量によって検出することができるようになっている。
このようなＱＣＭセンサ素子において、例えば、従来から用いられている液相系ＱＣＭセンサ素子は、試料液体との摩擦抵抗によりＣＩ（クリスタル・インピーダンス）が大きくなってしまうため、これを防ぐためにその励振部分となる平坦部の表面が鏡面加工されているものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１２８９７９号公報（段落００１１〜００１７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、乾式ベベリング加工によって水晶板の外周部分に外側に向かうにつれて厚みが薄くなるようにテーパ（傾斜部）を付けることができるが、この乾式ベベリング加工によって厚さが一定となる平坦部が水晶板同士の衝突により局部的に加工キズを生じさせてしまうことがある。このため、平坦部を鏡面にするためには、ポリッシュ加工を行う際の加工量を多くするか、若しくは、ラッピング加工をした後にポリッシュ加工を行うなど、加工量を多くした研磨処理が必要となる。このとき、両面加工機での上下面の研磨処理で、上面と下面とでアンバランスな加工量となり、ＱＣＭセンサ素子全体の対称性が悪くなってしまう（図２（ｃ）参照）。また、ＱＣＭセンサ素子全体の対称性が悪くなると、不要な寄生振動が発生してしまう。
また、ベベリング加工された傾斜部は、その後の両面加工機による研磨処理が行われないために粗面となっており、試料液体中で使用する場合に汚れが付着しやすい状態となる。
また、ＱＣＭセンサ素子の側面と傾斜部との交わるエッジ部分が立っているので、製造段階でチッピングが生じやすく、長期的に温度サイクルがかかる環境で破損する恐れがある。
【０００４】
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、裏表の形状の対称性を向上させ、不要な寄生振動の発生を防ぎ、汚れの付着を軽減させ、破損に対する信頼性を向上させるＱＣＭセンサ素子及びＱＣＭセンサ素子の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するため、本発明は、ＱＣＭセンサ素子であって、乾式ベベリング加工された水晶板の表面が湿式ベベリング加工され、前記水晶板の中央部に励振電極が形成されたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明は、ＱＣＭセンサ素子の製造方法であって、所定の厚さにラッピング加工された水晶板に乾式ベベリング加工を行う工程と、前記乾式ベベリング後に乾式ベベリング加工された部分を含む前記水晶板の表面を湿式ベベリング加工により鏡面処理を行う工程と、前記水晶板の中央部に励振電極を設ける工程と、を備えて構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようなＱＣＭセンサ素子によれば、ＱＣＭセンサ素子全体の裏表の形状の対称性を向上させることができるので、不要な寄生振動の発生を防ぐとともに汚れの付着を軽減させることができ、さらに、破損に対する信頼性を向上させることができる。
また、ＱＣＭセンサ素子の製造方法によれば、ＱＣＭセンサ素子全体の裏表の形状の対称性を向上させることができるので、不要な寄生振動の発生を防ぐとともに汚れの付着を軽減させ、破損に対する信頼性を向上させることができるＱＣＭセンサ素子を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
次に、本発明を実施するための最良の形態（以下、「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）はラッピング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｂ）は乾式ベベリング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｃ）は湿式ベベリング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｄ）は本発明の実施形態に係るＱＣＭセンサ素子の一例を示す断面図である。
【０００９】
図１（ｄ）に示すように、本発明の実施形態に係るＱＣＭセンサ素子１０は、水晶板２とこの水晶板２を挟む２つ一対の励振電極３と、から構成されている。
【００１０】
水晶板２は、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる傾斜部２１（図１（ｂ）参照）と厚さが一定となる平坦部２２とから構成される。
この水晶板２は、まず、所定のカットアングルでカットされた後に所定の厚さとなるようにラッピング加工が施されたウェハから円盤状（図１（ａ）参照）に形成される。
そして、この水晶板２は、外周部分に対して乾式ベベリング加工が行われて、外側に向かうにつれて厚さが薄くなる傾斜部２１が形成される（図１（ｂ）参照）。
この傾斜部２１は、裏表の傾斜の形状が対称となるように形成されるので、ＱＣＭセンサ素子１０の裏表の形状の対称性が良好になる。
【００１１】
また、乾式ベベリング加工とは、金属製ベベリング容器内に研磨材（例えば、ＧＣ（ＧｒｅｅｎＳｉｌｉｃｏｎ  Ｃａｒｂｉｄｅ）＃８００）と圧電素板（水晶板２）とを入れて、金属製ベベリング容器を回転させることで研磨剤により圧電素板の端部（外周部分）を削り、傾斜部２１を形成する加工をいう。この乾式ベベリング加工では、形成される傾斜部２１の表面が所定の研磨剤等により粗面（透明の部材が曇る程度）となる。
【００１２】
さらに、傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とに対して湿式ベベリング加工が行われ、傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とが鏡面となる。これにより、傾斜部２１とＱＣＭセンサ素子１０の側面とのエッジ部が曲面となるように丸く削られる（図１（ｃ）参照）。
【００１３】
湿式ベベリング加工とは、水などの溶液中に加工対象となる圧電素板（水晶板２）、研磨材（例えば、粒径が０．９μｍの酸化セリウム）、メディア（例えば、水晶板２より小さい不定形のも）などを加工容器に入れて行う加工をいう。
【００１４】
例えば、前記条件（研磨材（例えば、粒径が０．９μｍの酸化セリウム）、メディア（例えば、水晶板２より小さい不定形のも）において、水晶板２に対して湿式ベベリング加工を行うと、水の中に含まれるメディアと研磨剤とが水晶板２に接触しつつも水の中を動くので、水晶板２の傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とに均一に接触し、水晶板２の傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とを鏡面とすることができる。
【００１５】
このように、水晶板２は、平面視円形状であって、外側に向かうにつれて薄くなる傾斜部２１と一定の厚さとなる平坦部２２とからなり、傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とが鏡面となっている。
【００１６】
励振電極３は、従来周知の蒸着法により表面が鏡面となった平坦部２２表面の内部側に設けられる（図１（ｄ）参照）。つまり、平坦部２２の直径より小さい直径で励振電極３が形成される。この励振電極３は、裏表対称となるようにずれることなく平坦部２２に設けられる。
【００１７】
なお、平坦部２２に励振電極３を設ける前に、この平坦部２２の裏表の表面をポリッシュ加工してもよい。これにより、振動する部分である平坦部２２の平坦精度が向上されて、周波数のばらつきを改善することができる。
【００１８】
このように本発明のＱＣＭセンサ素子を構成したことにより、乾式ベベリング加工をした後に湿式ベベリング加工をしたので、平坦部２２の裏表の表面の加工量が均一となることによりＱＣＭセンサ素子１０全体の対称性を向上させることができる。また、ＱＣＭセンサ素子１０全体の対称性が向上するので、不要な寄生振動の発生を防ぐことができるので、安定した振動特性を得ることができる。また、乾式ベベリング加工した傾斜部２１が鏡面となることにより汚れの付着を軽減させることができる。
【００１９】
さらに、湿式ベベリング加工では、水が緩衝材として機能するため、水晶板２どうしが接触する際の勢いが緩和されるため、水晶板２の表面にキズやチッピングが発生しにくく、破損に対する信頼性を向上させることができる。
【００２０】
次に、本発明の実施形態に係るＱＣＭセンサ素子の製造方法について説明する。
初めの工程として、所定の厚さにラッピング加工された水晶板２（図１（ａ）参照）の外周部分に対して乾式ベベリング加工を行う。この乾式ベベリング加工の後の水晶板２の状態は、乾式ベベリング加工によって形成された傾斜部２１（図１（ｂ）参照）の裏表の表面は粗面となっている。そして、次の工程として、この粗面となる傾斜部２１の裏表の表面と平坦部２２の裏表の表面とに対して湿式ベベリング加工を行う。つまり、乾式ベベリング後に乾式ベベリング加工された部分（傾斜部２１）を含む水晶板２の裏表の表面に対して湿式ベベリング加工を行う。これにより水晶板２の裏表の表面が鏡面処理された状態となり、また、水晶板２のエッジ部が丸く形成される（図１（ｃ）参照）。この状態において、次の工程として、水晶板２の中央部（平坦部２２）に励振電極３を設ける（図１（ｄ）参照）。
【００２１】
このようにしてＱＣＭセンサ素子１０を製造するので、湿式ベベリング加工の際に、水に含まれた研磨剤とメディアとにより水晶板２の平坦部２２と傾斜部２１とに均一に接触するので、平坦部２２の裏表の表面と傾斜部２１の裏表の表面とが同時に研磨されることとなり、いずれも良好な鏡面とすることができ、また、裏表の形状の対称性が良い水晶板２とすることができる。
また、湿式ベベリング加工の際に、水が緩衝材となって水晶板２どうしの接触の勢いを緩和することができるので、接触時にキズやチッピングを起こしにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】（ａ）はラッピング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｂ）は乾式ベベリング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｃ）は湿式ベベリング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｄ）は本発明の実施形態に係るＱＣＭセンサ素子の一例を示す断面図である。
【図２】従来の加工工程を示す図であって、（ａ）はラッピング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｂ）は乾式ベベリング加工後の水晶板の形状の一例を示す断面図であり、（ｃ）は研磨処理後の水晶板の形状の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    ＱＣＭセンサ素子
２      水晶板
２１    傾斜部
２２    平坦部
３      励振電極
【図１】
2007271284.tif 000003
【図２】
2007271284.tif 000004