(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板の研磨工程で用いるラッピングキャリアにおいて、該ラッピングキャリアの表面は電解鍍金によって形成された表層部を持つ構造であることを特徴としたラッピングキャリア。
【請求項２】
前記表層部は凹凸の模様によって構成されることを特徴とした請求項１記載のラッピングキャリア。
【請求項３】
前記表層部にはダイヤモンド、アルミナ、チタンカーバイド、ＳｉＣ、硫化アンチモンおよびポリテトラフルオロエチレンからなる少なくとも一材料が含有されていることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載のラッピングキャリア。
【請求項４】
ラッピングキャリアの製造方法において、導電性基板の表面にホトリソグラフィによりホトレジストパターンを形成する工程と、金属層を電解鍍金で形成する工程と、ホトレジストパターンを除去する工程と、上記金属層を導電性基板から取り去る工程と、この表面に電解鍍金で表層部となる金属層を形成する工程と、を基本工程としてなることを特徴としたラッピングキャリアの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水晶振動子用等の極薄板を研磨によって均一な厚みの板に形成する工程に用いられるラッピングキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水晶振動子は電気回路における基準発振周波数を発生するための部品で、今ではほとんどの装置に使わるほどの重要な部品の一つである。近年、情報通信の高容量化にともなって無線の移動体通信分野が急速に発展し、端末器に使われる発振器の動作周波数が高くなり、このため水晶振動子の厚さの薄いものが要求され、現在では厚さ２０〜３０μｍのものが大量に生産されている。発振周波数を精密に制御するためには水晶振動子である水晶の厚みの絶対値を正確に制御する必要がある。このために、水晶振動子はラッピングキャリアと呼ばれる治具を用いて研磨され、これによって精密な厚さのものが大量に生産されている。図６に従来のラッピングキャリア６１の全体図を示す。ラッピングキャリア６１の研磨部６２に水晶振動子をセットして研磨される。従来のラッピングキャリアは薄鋼板材を使用する厚みに研磨によって揃え、これに貫通孔を形成した構造である。ラッピングキャリアの平坦性を確保するため貫通孔は化学エッチングによって形成している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のラッピングキャリアは、通常、安価な６０〜８０μｍの膜厚の薄鋼板材を用いるので、この薄鋼板を研磨によって所望の厚さまで精密に加工する工程が必要があった。このために長時間かけて薄鋼板材を空ラップし、これを検査、選別する工程が追加されているので、ラッピングキャリアを低コストで提供するためには障害になっていた。また、素材が鋼板のためラッピング工程で削れ易く、ラッピングキャリアとして使用できる回数が１〜２回と少なかった。また、研磨中の滑りが悪くラッピング中にこれが変形して加工後の水晶振動子の膜厚がばらついたり、水晶振動子が割れたり傷ついたりする不良が生じていた。このため従来の研磨工程では作業時間がかかり、歩留まりが低い問題点があった。
【０００４】
本発明の第一の目的は、従来の欠点を解消するためになされ、高品質のラッピングキャリアを提供し均一な厚さの水晶振動子を低コストで提供することにある。また、本発明の第二の目的は、上記のラッピングキャリアを低コストで製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従来技術の課題を解決するための手段を以下に記す。本発明の基本とするラッピングキャリアの構造を図１に示す。このラッピングキャリア１は、貫通孔からなる研磨部２、支持部３、固定部４と歯車部５からなり支持部３を含むのラッピングキャリアの表面が表層部７、７’によって覆われた構造を持つ点が特徴である。表層部７、７’は（１）潤滑性、（２）耐摩耗性、（３）異物の低減と異物の吸収等の性能を付加する目的のために形成したものである。このため表層部７、７’は、従来構造のラッピングキャリアの表面に設けても良い。また、ラッピングキャリア全体を電解鍍金で形成しこの全層が表層部７、７’と同じ組成であってもよく、勿論この表面だけに表層部７、７’を設けてもよい。潤滑性のよい構造は例えば硫化アンチモンやポリテトラフルオロエチレン等の微粒子を含有した鍍金層やあるいは樹脂層の焼き付け層によって構成される。耐摩耗性のよい構造は例えばダイヤモンド、アルミナ、チタンカーバイドやＳｉＣ等の微粒子を含有した鍍金層やあるいはアルミナ等の溶射層によって構成される。異物を吸収する構造は例えば表層部７、７’に格子等の模様からなる凹凸の孔を設けて構成される。この孔部分は研磨剤や異物を含有して潤滑をよくし、水晶振動子の表面が割れたり傷ついたりする不良を極端に低減する作用がある。上記表層部７、７’の構成は、潤滑性と耐摩耗性を良くするために多種類の微粒子を含有していてもよく、また、これに凹凸の孔を設けた構造でもよい。本発明の如き形状と構造のラッピングキャリアはホトリソグラフィによるパターン形成と電解鍍金によって容易に製作ができ、このためラッピングキャリアの低コスト化が可能である。また、電解鍍金の技術を使って金属膜厚の形成精度をサブミクロンまでに高度化することできるので従来に比べてラッピングキャリアの製造歩留まりが高い。本発明は表層部７、７’を表面に持つラッピングキャリアの構造を特徴としているので、表層部７、７’は上記の他にＮｉＷ等の固い材料のスパッタ成膜やダイヤモンド、ＳｉＣ等のＣＶＤ成膜であってもよい。本発明の主旨である表層部７、７’を設けたラッピングキャリアは従来より１桁以上も使用回数を増大できるので作業性がよく経済的であり、また、これを用いて膜厚の揃った高品質の水晶振動子を高歩留まりで加工できるので従来法よりも水晶振動子を低コストで供給できる見通しがある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図１〜５を用いて説明する。
【０００７】
実施例１
まず、第一の実施例を図１により詳細に説明する。これは本発明の一実施例を示すラッピングキャリアの平面図と側断面図である。同図のＡ−Ａ′断面図から分かるようにラッピングキャリア１の断面は本体部８と表層部７、７’の積層構造を特徴としている。本体部８はＮｉ、ＮｉＣｏあるいはＮｉＦｅ等の合金を電解鍍金で厚さ１５μｍに形成したものである。また、表層部７、７’はダイヤモンドの微粒子を含有した電解液から上記の微粒子を含有したＮｉ、ＮｉＣｏあるいはＮｉＦｅ等の合金を電解鍍金で形成したもので、この鍍金層の厚さはおのおの３μｍであり鍍金層にはダイヤモンドの微粒子が含有されているので耐摩耗性の優れた層になっている。ダイヤモンドの微粒子が約１５％含有された層を表層部に使ったラッピングキャリアは１０〜１５回使用することができ従来に比べ約１０倍の耐久性が得られた。本構造の研磨部２の断面形状はホトリソグラフィと電解鍍金で形成されているのでほぼ垂直の構造になり、また、この部分の表面にも表層部と同じ鍍金が施されるので研磨中の水晶振動子は傷つきにくい構成となっている。このような積層構造のラッピングキャリア１は機械的強度のバランスがよく、反りなどの変形が少ない特徴がある。本発明のラッピングキャリアで研磨した場合、研磨精度と製造歩留まりが著しく向上した。これはラッピングキャリアの厚さがサブミクロンの精度で制御され、また反りなどの変形が少ない構造と表面が研磨されにくい構成なので装置の研磨板との馴染みがよく研磨中に試料のかけなどがなくなったためと考えられる。表層部７、７’の層にはダイヤモンドの微粒子を含有した例を述べたが、微粒子にはアルミナやＳｉＣ等であってもよい。また、本発明の主旨からして、研磨において潤滑性の優れたＡｕ，ＡｇやＰｔ等の延伸性の富む金属であってもよく、これに上記の微粒子を混ぜた構成であってもよい。また、テフロン（登録商標）と呼ばれるポリテトラフルオロエチレン等の樹脂を含有した鍍金層または樹脂を表層部７、７’として用いてもよいことを付言する。また、表層部７、７’は上層と下層がそれぞれ異なった組成の層であっても、一方だけにあってもよい。本発明のラッピングキャリアはホトリソグラフィによるパターン形成と電解鍍金によって製作するので本実施例の様に微細な寸法と複雑な構造のものを併せて形成できることが特徴である。また、ラッピングキャリア１の表層部７、７’は歯車部５の表面にはあってもなくてもよい。
【０００８】
実施例２
次に、第二の実施例を図２により詳細に説明する。本発明は実施例１の他の実施例である。図２はラッピングキャリア２１の一部である本体部２８と表層部２７、２７’の積層構造の平面図と側断面図である。本発明の表層部２７、２７’は実施例１の表層部７、７’と異なり凹凸のある格子状のパターンで構成されている。この格子はダイヤモンドの微粒子を含有したＮｉ層等の鍍金層からなり、厚さが５μｍ、格子幅が５μｍおよびピッチが１５μｍである。表層部２７、２７’が格子状であることによって研磨における接触面積が小さくなって、ラッピングキャリアは滑りやすくなり、また凹部に研磨剤や異物粒子を収容できるので水晶振動子の仕上がり面にきずができにくい特徴がある。これによって加工工程での歩留まりが大幅に向上できる。本発明の形状はホトリソグラフィによるパターン形成と電解鍍金によって得られるため、上記の格子形状の例に限定されることがなく任意の模様の表層部２７、２７’を設計することができ研磨システムと組みあわせて形状の最適化が可能である。
【０００９】
実施例３
第三の実施例を図３により詳細に説明する。図３はラッピングキャリア３１の側断面図である。本発明では実施例１におけるように本体部８と表層部７、７’の区分を設けておらず、ラッピングキャリア３１全体が表層部３７、３７’と同じ組成で構成されていることが特徴である。厚さ２０μｍの全体をアルミナの微粒子を含有した電解液からＮｉ、ＮｉＣｏあるいはＮｉＦｅ等の合金を電解鍍金で形成したものである。表層部３７、３７’はアルミナの微粒子を含有した鍍金層なので、耐摩耗性と機械的強度の優れたラッピングキャリア３１になっている。本発明は構成が単純なので製造しやすい特徴があり、低コスト化が可能である。また、鍍金層に含有する構成材料はアルミナの微粒子以外に用途に合わせてダイヤモンドやＳｉＣ等かこれらの混合物でもよく、固い金属であるＮｉＷ合金の鍍金層であってもよい。また、表層部３７、３７’に含有した微粒子は２種類以上でもよく、途中の鍍金層でこの種類を変更してもよい。
【００１０】
実施例４
次に、第四の実施例を図４により詳細に説明する。図４はラッピングキャリア４１の側断面図である。本発明は図６の従来構造のラッピングキャリア６１の表面に表層部４７、４７’を形成した構造である。表層部４７、４７’は例えば電解鍍金によってダイヤモンドやテフロン（登録商標）と呼ばれるポリテトラフルオロエチレンなどの微粒子を含有した電解鍍金層である。また、表層部４７、４７’の構造は実施例２で述べた格子状であってもよい。ダイヤモンドを含有する鍍金層を表面に約５μｍの厚みに形成した構造により、ラッピングキャリアの使用回数が従来より１桁以上向上し経済的になることがわかった。このような積層構造のラッピングキャリア１は機械的強度のバランスがよく、反りなどの変形が少なくなる特徴が付加される。本発明のラッピングキャリアで研磨した場合、潤滑性がよいため水晶振動子の製造歩留まりが著しく向上し、低コスト化の見通しが得られた。
【００１１】
実施例５
次に、第五の実施例を図５により詳細に説明する。図５は実施例１で述べたラッピングキャリアの主要製造工程における側断面図である。この製造方法は以下のようである。例えばステンレス鋼板のような導電性基板５２の表面にホトリソグラフィにより所望のホトレジストパターン５３を形成する。ホトレジストの膜厚は１５μｍ±０、５μｍに管理して塗布し、電解鍍金の厚さの基準とする。ホトレジストの形成条件はほぼ垂直の断面形状が得られる条件を選択する（ａ）。続いて導電性基板上に電解鍍金でＮｉ層５４を形成する。この膜厚は全面にわたってホトレジストの膜厚と同じ１５μｍ±０、５μｍになるようにする（ｂ）。この方法では膜厚の検査が高精度の接触式膜厚計などで正確に行なえるので精度のよい膜厚が得られる。次にホトレジストパターン５３を除去し（ｃ）、さらに電解鍍金で形成したＮｉ層５４をステンレス鋼板５２から剥がし（ｄ）、この表面にダイヤモンドの微粒子を含有した電解液からダイヤモンドの微粒子を含有するＮｉ層を電解鍍金し、それぞれの厚さ、３μｍの表層部７、７’を形成する。これによって所望のラッピングキャリア５１がえられる（ｅ）。実施例２〜４の製造方法もこれを基本として製造されている。電解鍍金で形成する金属はＮｉに限定されずＮｉ−Ｃｏ合金や金等、また、表層部に添加される物質はダイヤモンドに限定されず、２種類以上の混合であってもよい。
【００１２】
以上実施例１から５で述べたように本発明の主旨とするラッピングキャリアは（１）本体の表面が表層部をもつ構造である、（２）表層部は電解鍍金で形成される、ことを基本としている。このため、摩擦係数を小さくしたり削れ難くしているので、研磨工程における耐摩耗性を著しく向上した。これらを総合して評価すると本発明によるラッピングキャリアを用いることによって大量生産されている水晶振動子を従来よりも安価に提供できる見通しがえられた。
【００１３】
【発明の効果】
（１）ラッピングキャリアに設けた表層部によって積層構造のバランスがよく、反りなどの変形が少なくなって、水晶振動子の製造歩留まりが著しく向上し、低コスト化の見通しが得られた。
（２）ラッピングキャリアに設けた表層部によって耐摩耗性が著しく向上しラッピングキャリアの寿命が長くなり低コスト化できる見通しが得られた。
（３）ラッピングキャリアに設けた格子状の表層部によって、研磨における接触面積が小さくり、凹部に研磨剤や異物粒子を収容できるので水晶振動子の仕上がり面にきずができにくくなった。これによって加工歩留まりが大幅に向上した。
（４）ラッピングキャリア全層を電解鍍金で形成することで、サブミクロンの膜厚の精度が容易にえられ、高精度の品質の水晶振動子を低コストで提供できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１のラッピングキャリアの平面図と側断面図。
【図２】本発明の実施例２のラッピングキャリアの一部の平面図と側断面図。
【図３】本発明の実施例３のラッピングキャリアの側断面図。
【図４】本発明の実施例４のラッピングキャリアの側断面図。
【図５】本発明の実施例５のラッピングキャリアの主要製造工程における側断面図。
【図６】従来のラッピングキャリアの平面図と側断面図。
【符号の説明】
１、２１、３１、４１、５１、６１…ラッピングキャリア
２…研磨部
３…支持部
４…固定部
５…歯車部
７、７’、２７、２７’、３７、３７’、４７、４７’５７、５７’…表層部
８、２８、５８…本体
５２…導電性基板
５３…ホトレジストパターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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