JPH05269601A - 水晶振動子の面切削方法 - Google Patents
水晶振動子の面切削方法Info
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- JPH05269601A JPH05269601A JP9889992A JP9889992A JPH05269601A JP H05269601 A JPH05269601 A JP H05269601A JP 9889992 A JP9889992 A JP 9889992A JP 9889992 A JP9889992 A JP 9889992A JP H05269601 A JPH05269601 A JP H05269601A
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- Japan
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- cut
- crystal
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- cutting method
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Abstract
(57)【要約】
［目的］ 水晶片の平面度を良好にして面粗の小さい鏡
面とする切削方法を提供する。 ［構成］ 水晶片の表面に対してダイヤモンドバイトを
一定量で切込むとともに相対的に移動させ、該主面を切
削する水晶振動子の面切削方法であって、前記水晶片の
切削時における切込量を３００ｎｍｅ以下の微小とし
て、切削モードを連続した切り屑の排出される延性モー
ドとする。
面とする切削方法を提供する。 ［構成］ 水晶片の表面に対してダイヤモンドバイトを
一定量で切込むとともに相対的に移動させ、該主面を切
削する水晶振動子の面切削方法であって、前記水晶片の
切削時における切込量を３００ｎｍｅ以下の微小とし
て、切削モードを連続した切り屑の排出される延性モー
ドとする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば水晶振動子（水晶
片）の面切削方法を利用分野とし、特にダイヤモンドバ
イトを使用して鏡面にする切削方法に関する。
片）の面切削方法を利用分野とし、特にダイヤモンドバ
イトを使用して鏡面にする切削方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】水晶振動子（厚み振動姿態系）は、共振
特性に優れることから、発振子やフィルタ素子として、
種々の電子機器に有用されている。そして、振動周波数
が厚みの関数（反比例）となることから、一般には、砥
粒を用いた研磨により所定の厚みになるようにしてい
る。近年では、通信周波数の高周波化に伴い、その厚み
を小さくすることが余儀なくされ、平面度を維持すると
ともに鏡面に仕上げて振動特性を良好にすることが求め
られている。例えば基本波で１００ＭＨｚとすると、そ
の厚みは約１７μｍになるが、研磨では充分に対処しき
れない虞があり、他の加工方法が模索されている背景が
あった。
特性に優れることから、発振子やフィルタ素子として、
種々の電子機器に有用されている。そして、振動周波数
が厚みの関数（反比例）となることから、一般には、砥
粒を用いた研磨により所定の厚みになるようにしてい
る。近年では、通信周波数の高周波化に伴い、その厚み
を小さくすることが余儀なくされ、平面度を維持すると
ともに鏡面に仕上げて振動特性を良好にすることが求め
られている。例えば基本波で１００ＭＨｚとすると、そ
の厚みは約１７μｍになるが、研磨では充分に対処しき
れない虞があり、他の加工方法が模索されている背景が
あった。
【０００３】
【従来技術】第６図は水晶振動子の研磨方法を概略的に
説明する一部断面図である。水晶片１は、例えばＡＴカ
ットとして平板状に予め切断され、上下定板２（ａｂ）
間に配置される。上下定板２（ａｂ）は、図示しない機
構により回転し、両者間に、砥粒３を混入した研磨液を
投入される。通常では、水晶片１をキャリア内に保持し
て遊星運動させる（未図示）。このようなものでは、砥
粒３を介在させての、水晶片１と上下定板２（ａｂ）と
の相対的な接触移動により、その両主面が研磨される。
そして、鏡面研磨とする場合には、砥粒径を小さくした
りして、上下定板２（ａｂ）のそれぞれに繊布４を敷設
し、両主面に対する押圧力を緩衝しながら研磨してい
た。
説明する一部断面図である。水晶片１は、例えばＡＴカ
ットとして平板状に予め切断され、上下定板２（ａｂ）
間に配置される。上下定板２（ａｂ）は、図示しない機
構により回転し、両者間に、砥粒３を混入した研磨液を
投入される。通常では、水晶片１をキャリア内に保持し
て遊星運動させる（未図示）。このようなものでは、砥
粒３を介在させての、水晶片１と上下定板２（ａｂ）と
の相対的な接触移動により、その両主面が研磨される。
そして、鏡面研磨とする場合には、砥粒径を小さくした
りして、上下定板２（ａｂ）のそれぞれに繊布４を敷設
し、両主面に対する押圧力を緩衝しながら研磨してい
た。
【０００４】
【従来技術の問題点】しかしながら、上記の研磨方法で
は、第７図に示したように、上下定板２（ａｂ）に敷設
した繊布４が、その表面にうねりを生ずる。すなわち、
水晶片１の両主面との間に介在した砥粒３や、動作中の
上下定板２（ａｂ）の影響により弾性変化する結果であ
る。そして、水晶片１の表面を、面粗さＡが小さい鏡面
としながらも繊布と同様のうねりを生じさせ、平面度Ｂ
を低下させる（第８図）。特に、水晶片１の厚みが小さ
くなるほど、研磨時の影響が大きくて平面度を悪化し、
これに伴い振動特性に悪影響を及ぼす問題があった。な
お、ここでは、面粗さＡを面内における凹凸差の平均的
な値とし、平面度Ｂを全表面における凹部と凸部のピー
ク差とする。また、砥粒３はその径が必ずしも同一では
なく不均一であったり、水晶片１の表面に接触する数や
荷重も異なることから、基本的にはその面粗さＡにも限
界のある問題があった。また、研磨では水晶片の外形寸
法は約１５φ（ｍｍ）が限度あり、量産性にかける問題
もあった。
は、第７図に示したように、上下定板２（ａｂ）に敷設
した繊布４が、その表面にうねりを生ずる。すなわち、
水晶片１の両主面との間に介在した砥粒３や、動作中の
上下定板２（ａｂ）の影響により弾性変化する結果であ
る。そして、水晶片１の表面を、面粗さＡが小さい鏡面
としながらも繊布と同様のうねりを生じさせ、平面度Ｂ
を低下させる（第８図）。特に、水晶片１の厚みが小さ
くなるほど、研磨時の影響が大きくて平面度を悪化し、
これに伴い振動特性に悪影響を及ぼす問題があった。な
お、ここでは、面粗さＡを面内における凹凸差の平均的
な値とし、平面度Ｂを全表面における凹部と凸部のピー
ク差とする。また、砥粒３はその径が必ずしも同一では
なく不均一であったり、水晶片１の表面に接触する数や
荷重も異なることから、基本的にはその面粗さＡにも限
界のある問題があった。また、研磨では水晶片の外形寸
法は約１５φ（ｍｍ）が限度あり、量産性にかける問題
もあった。
【発明の着目点】本発明は、研磨が複数の砥粒を研磨媒
体として水晶片の表面を不規則に移動することにより生
ずる上記欠点に鑑み、もし砥粒を１つとして一定の深さ
で、規則正しく表面を切削し鏡面にできるのであれば、
繊布を使用することなく少なくとも平面度への悪影響は
軽減できることから、いわば、１つの砥粒をダイヤモン
ドに置き換えた切削による面加工方法に着目したもので
ある。
体として水晶片の表面を不規則に移動することにより生
ずる上記欠点に鑑み、もし砥粒を１つとして一定の深さ
で、規則正しく表面を切削し鏡面にできるのであれば、
繊布を使用することなく少なくとも平面度への悪影響は
軽減できることから、いわば、１つの砥粒をダイヤモン
ドに置き換えた切削による面加工方法に着目したもので
ある。
【０００５】
【発明の目的】本発明は、平面度を良好にして面粗の小
さい鏡面とする水晶振動子の面切削方法を提供すること
を目的とする。
さい鏡面とする水晶振動子の面切削方法を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【解決手段】本発明は、水晶片の表面に対してダイヤモ
ンドバイトを一定量切込んで相対的な移動により切削す
るとともに、切削時における切込量を微小としてその切
削モードを連続した切り屑の排出される延性モードと
し、具体的にはその切込み量を３００ｎｍ以内としたこ
とを解決手段とする。以下、本発明を実験例を参照し
て、その作用とともに説明する。
ンドバイトを一定量切込んで相対的な移動により切削す
るとともに、切削時における切込量を微小としてその切
削モードを連続した切り屑の排出される延性モードと
し、具体的にはその切込み量を３００ｎｍ以内としたこ
とを解決手段とする。以下、本発明を実験例を参照し
て、その作用とともに説明する。
【０００７】
【実験例】第１図及び第２図は本発明の実験例を説明す
る装置の図で、第１図（ａ）は概略断面図、同図（ｂ）
は一部平面図、第２図はダイヤモンドバイトの図であ
る。水晶片１は前述同様にＡＴカットとし、刃先をダイ
ヤモンド５としたバイト６を用いた旋盤機構によりその
表面を切削される。概略すると、水晶片１は、予め両面
研磨され、一方の主面を接着剤等により定板７に固着さ
れる。定板７は、図示しない機構により駆動される回転
体８に着脱自在に装着される。なお、水晶片１は回転中
心から偏心した位置に固着される。ダイヤモンドバイト
６は固定台９の先端に接続して、さらに保持器１０に固
定される。保持器１０は図示しない機構により駆動さ
れ、ダイヤモンドバイト６を前後（ｚ方向）及び水平
（ｘ方向）に移動させる。前後方向はｎｍオーダで制御
され、例えば圧電アクチュエータ１１が利用される。ま
た、水平方向の移動は、回転体８の１回転につき、μｍ
オーダの送り量で制御される。なお、ダイヤモンドバイ
ト６が水平方向に送られることから、その刃先５は、回
転体表面に対して螺旋状の軌跡を描くことになる。この
ようなものでは、ダイヤモンドバイト６の前後及び水平
方向の移動量を制御し、水晶片１に対する切込量（深
さ）ｄｎｍと、送り量に基づくピッチｐμｍ／ｒｅｖを
決定する「第３図（ａｂ）」。なお、ピッチｐは、刃先
５が螺旋状の移動であることから厳密には平行しない。
そして、回転体８の駆動により、ダイヤモンドバイト６
が水晶片１の表面を切込みながら相対的に移動し、上端
から下端側に向かって順次に切削する。なお、切削方向
は結晶軸（ｘ、ｙ’、ｚ’）のｘ軸方向とした。以下、
このような機構に基づく切削による、ダイヤモンドの切
込み量（横軸、ｎｍ）と、切削モード及び面粗さ（縦
軸、ｎｍ）との間系を第４図に示す。但し、この実験で
は、ダイヤモンドのノーズ半径ｒを５ｍｍとし、切削速
度を２．４〜３．７ｍ／ｓ、ピッチｐを８．１μｍと
し、白灯油を切削油として粉霧した。また、面粗さは、
切削方向に対して垂直な方向で測定したものである。こ
の実験結果から明かなように、約３００ｎｍ以内の切込
量であれば、切削モードは連続した切り屑（例えばカン
ナ屑）を排出する延性モードとなる。そして、面粗さの
変化量を少なくして６〜１２ｎｍとする。但し、切込量
１００ｎｍのとき、面粗さが２ｎｍのものもあった。こ
れに対し、３００ｎｍを越えると、切り屑が不連続で破
砕された状態の脆性モードとなり、その面粗さも急激に
増加して例えば５００ｎｍのとき面粗さが３７５ｎｍに
なる。すなわち、脆性モードから延性モードへの変化
は、ある切込み領域（この場合は３００ｎｍ）を境にし
て突然的に生じ、それ以内での面粗さの変化は小さく、
それ以降では面粗さの変化も大きくなることが判明し
た。また、平面度は未図示であるが、約２０ｎｍ／１
１．５ｍｍであった。ちなみに、研磨における面粗さは
３〜５ｎｍ、平面度は通常０．５μｍ／５ｍｍで、これ
らの実験結果から、平面度を向上して鏡面に仕上げるこ
とが実証できた。そして、このようなものであれば、そ
の外形寸法は、特に制約を受けることがなく、少なくと
も研磨時の１５φ（ｍｍ）以上のものを対象とでき、そ
の量産性も向上できる。なお、切削による理論粗さＡ
は、切込み量ｄに関係なく、ｆ2／８ｒ（但しｆは送り
量、ｒはノーズ半径）で示され「第５図参照」、本実験
の理論粗さは約１．７ｎｍとなるが、機械精度等からこ
れを下回る結果となった。しかし、面粗さがどの程度の
鏡面にするかは、上式を参考としてピッチｐ等を決定す
ればよい。
る装置の図で、第１図（ａ）は概略断面図、同図（ｂ）
は一部平面図、第２図はダイヤモンドバイトの図であ
る。水晶片１は前述同様にＡＴカットとし、刃先をダイ
ヤモンド５としたバイト６を用いた旋盤機構によりその
表面を切削される。概略すると、水晶片１は、予め両面
研磨され、一方の主面を接着剤等により定板７に固着さ
れる。定板７は、図示しない機構により駆動される回転
体８に着脱自在に装着される。なお、水晶片１は回転中
心から偏心した位置に固着される。ダイヤモンドバイト
６は固定台９の先端に接続して、さらに保持器１０に固
定される。保持器１０は図示しない機構により駆動さ
れ、ダイヤモンドバイト６を前後（ｚ方向）及び水平
（ｘ方向）に移動させる。前後方向はｎｍオーダで制御
され、例えば圧電アクチュエータ１１が利用される。ま
た、水平方向の移動は、回転体８の１回転につき、μｍ
オーダの送り量で制御される。なお、ダイヤモンドバイ
ト６が水平方向に送られることから、その刃先５は、回
転体表面に対して螺旋状の軌跡を描くことになる。この
ようなものでは、ダイヤモンドバイト６の前後及び水平
方向の移動量を制御し、水晶片１に対する切込量（深
さ）ｄｎｍと、送り量に基づくピッチｐμｍ／ｒｅｖを
決定する「第３図（ａｂ）」。なお、ピッチｐは、刃先
５が螺旋状の移動であることから厳密には平行しない。
そして、回転体８の駆動により、ダイヤモンドバイト６
が水晶片１の表面を切込みながら相対的に移動し、上端
から下端側に向かって順次に切削する。なお、切削方向
は結晶軸（ｘ、ｙ’、ｚ’）のｘ軸方向とした。以下、
このような機構に基づく切削による、ダイヤモンドの切
込み量（横軸、ｎｍ）と、切削モード及び面粗さ（縦
軸、ｎｍ）との間系を第４図に示す。但し、この実験で
は、ダイヤモンドのノーズ半径ｒを５ｍｍとし、切削速
度を２．４〜３．７ｍ／ｓ、ピッチｐを８．１μｍと
し、白灯油を切削油として粉霧した。また、面粗さは、
切削方向に対して垂直な方向で測定したものである。こ
の実験結果から明かなように、約３００ｎｍ以内の切込
量であれば、切削モードは連続した切り屑（例えばカン
ナ屑）を排出する延性モードとなる。そして、面粗さの
変化量を少なくして６〜１２ｎｍとする。但し、切込量
１００ｎｍのとき、面粗さが２ｎｍのものもあった。こ
れに対し、３００ｎｍを越えると、切り屑が不連続で破
砕された状態の脆性モードとなり、その面粗さも急激に
増加して例えば５００ｎｍのとき面粗さが３７５ｎｍに
なる。すなわち、脆性モードから延性モードへの変化
は、ある切込み領域（この場合は３００ｎｍ）を境にし
て突然的に生じ、それ以内での面粗さの変化は小さく、
それ以降では面粗さの変化も大きくなることが判明し
た。また、平面度は未図示であるが、約２０ｎｍ／１
１．５ｍｍであった。ちなみに、研磨における面粗さは
３〜５ｎｍ、平面度は通常０．５μｍ／５ｍｍで、これ
らの実験結果から、平面度を向上して鏡面に仕上げるこ
とが実証できた。そして、このようなものであれば、そ
の外形寸法は、特に制約を受けることがなく、少なくと
も研磨時の１５φ（ｍｍ）以上のものを対象とでき、そ
の量産性も向上できる。なお、切削による理論粗さＡ
は、切込み量ｄに関係なく、ｆ2／８ｒ（但しｆは送り
量、ｒはノーズ半径）で示され「第５図参照」、本実験
の理論粗さは約１．７ｎｍとなるが、機械精度等からこ
れを下回る結果となった。しかし、面粗さがどの程度の
鏡面にするかは、上式を参考としてピッチｐ等を決定す
ればよい。
【他の事項】上記実験例では切込量と切削モード及び面
粗さとの相関について述べたが、厳格には、切削速度や
送り量（ピッチ）あるいはダイヤモンドバイトのノーズ
半径やすくい角等の各条件も面粗さに影響を及ぼす。し
かし、基本的には、特に水晶振動子のような硬脆性材で
は、切込量が第１の条件であり、前記条件に相違があっ
たとしても、切込量を微小に制御して延性モードでの切
削が実現できること、及びこれにより鏡面にできること
を実証したことには意義深いものがある。
粗さとの相関について述べたが、厳格には、切削速度や
送り量（ピッチ）あるいはダイヤモンドバイトのノーズ
半径やすくい角等の各条件も面粗さに影響を及ぼす。し
かし、基本的には、特に水晶振動子のような硬脆性材で
は、切込量が第１の条件であり、前記条件に相違があっ
たとしても、切込量を微小に制御して延性モードでの切
削が実現できること、及びこれにより鏡面にできること
を実証したことには意義深いものがある。
【発明の効果】本発明は、水晶片の表面に対するダイヤ
モンドバイトの切込量を微小として連続した切り屑の排
出される延性モードとし、具体的にはその切込み量を３
００ｎｍ以内としたので、平面度を良好にして面粗さの
小さい鏡面に加工できる水晶振動子の面切削方法を提供
でき、その工業上の価値には相当なものがある。
モンドバイトの切込量を微小として連続した切り屑の排
出される延性モードとし、具体的にはその切込み量を３
００ｎｍ以内としたので、平面度を良好にして面粗さの
小さい鏡面に加工できる水晶振動子の面切削方法を提供
でき、その工業上の価値には相当なものがある。
【第１図】本発明を説明する一実験例の装置の図で、同
図（ａ）は概略断面図、同図（ｂ）は一部平面図であ
る。
図（ａ）は概略断面図、同図（ｂ）は一部平面図であ
る。
【第２図】本発明を説明する一実験例の装置に用いたで
ダイヤモンドバイトの図である。
ダイヤモンドバイトの図である。
【第３図】本発明の一実験例を説明する図で、同図
（ａ）は切込量を示す断面図、同図（ｂ）は送り量を示
す平面図である。
（ａ）は切込量を示す断面図、同図（ｂ）は送り量を示
す平面図である。
【第４図】本発明の一実験結果図で、ダイヤモンドの切
込み量（横軸、ｎｍ）と、切削モード及び面粗さとの関
係を示す図である。
込み量（横軸、ｎｍ）と、切削モード及び面粗さとの関
係を示す図である。
【第５図】理論粗さを示す模式な切削状態図である。
【第６図】従来例の研磨方法を説明する装置の概略的な
一部断面図である。
一部断面図である。
【第７図】従来例の研磨方法の問題点を説明する装置の
一部断面図である。
一部断面図である。
【第８図】従来例の研磨方法の問題点を説明する水晶片
の一部断面図である。
の一部断面図である。
１ 水晶片、２（ａｂ） 上下定板、３ 砥粒、４ 繊
布、５ 刃先（ダイヤモンド）、６ ダイヤモンドバイ
ト、７ 定板、８ 回転体、９ 固定台、１０ 保持
器．
布、５ 刃先（ダイヤモンド）、６ ダイヤモンドバイ
ト、７ 定板、８ 回転体、９ 固定台、１０ 保持
器．
Claims (2)
- 【請求項１】 水晶片の表面に対してダイヤモンドバイ
トを一定量で切込むとともに相対的に移動させ、該主面
を切削する水晶振動子の面切削方法であって、前記水晶
片の切削時における切込量を微小として連続した切り屑
の排出される延性モードとし、該水晶片の表面を鏡面に
切削したことを特徴とする水晶振動子の面切削方法。 - 【請求項２】 前記水晶片の表面に対するダイヤモンド
バイトの切込量を３００ｎｍ以内としたことを特徴とす
る第１項記載の水晶振動子の面切削方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9889992A JPH05269601A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 水晶振動子の面切削方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9889992A JPH05269601A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 水晶振動子の面切削方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05269601A true JPH05269601A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=14231981
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9889992A Pending JPH05269601A (ja) | 1992-03-24 | 1992-03-24 | 水晶振動子の面切削方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05269601A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108994319A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-14 | 熊墨春 | 一种便于清理碎屑的减震型高分子材料轴承加工用车床 |
| CN109676156A (zh) * | 2019-02-23 | 2019-04-26 | 海盐展翔精密成形技术有限公司 | 一种前冲调整斜销的加工方法 |
-
1992
- 1992-03-24 JP JP9889992A patent/JPH05269601A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108994319A (zh) * | 2018-08-17 | 2018-12-14 | 熊墨春 | 一种便于清理碎屑的减震型高分子材料轴承加工用车床 |
| CN109676156A (zh) * | 2019-02-23 | 2019-04-26 | 海盐展翔精密成形技术有限公司 | 一种前冲调整斜销的加工方法 |
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