JP3898822B2 - Wrapping carrier and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wrapping career used in the step of forming a plate of uniform thickness by polishing the electrode sheet, such as a crystal oscillator.
[0002]
[Prior art]
The crystal unit is a component for generating a reference oscillation frequency in an electric circuit, and is now one of the important components used in most devices. In recent years, with the increase in capacity of information communication, the field of wireless mobile communication has rapidly developed, and the operating frequency of the oscillator used in the terminal has increased. Therefore, a thin crystal unit is required. Currently, a mass of 20 to 30 μm in thickness is produced. In order to precisely control the oscillation frequency, it is necessary to accurately control the absolute value of the thickness of the crystal, which is a crystal resonator. For this, the crystal oscillator is polished by using a jig called wrapping career, thereby being produced in large quantities include the precise thickness. It shows a general view of a
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional lapping career is usually so use an inexpensive 60~80μm of thickness of the thin steel sheet material, the step of machining precisely to a desired thickness of the metal sheet by polishing was necessary. Over a long time to the thin steel plate material and empty lap, verify this, since the step of selecting is added, to provide a wrapping career at low cost has become an obstacle. Also, easy scraping wrapping process for material steel plate, the number of times that can be used as wrapping career was small and 1-2 times. In addition, slipping during polishing was poor, and deformation occurred during lapping, resulting in variations in the film thickness of the crystal resonator after processing, and cracking or damage of the crystal resonator. For this reason, the conventional polishing process has a problem that it takes work time and yield is low.
[0004]
A first object of the present invention is made to solve the conventional drawbacks, certain crystal oscillator having a uniform thickness to provide a wrapping career of high quality can be provided at low cost. A second object of the present invention is to provide a method for producing the wrapping career at a low cost.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
Means for solving the problems of the prior art will be described below. The structure of the wrapping career to the basis of the present invention shown in FIG. The wrapping career 1, the
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
[0007]
Example 1
First, the first embodiment will be described in detail with reference to FIG. This is a plan view and a side sectional view of a lapping career showing an embodiment of the present invention. 'Wrapping career first cross-section, as seen from the sectional view and the
[0008]
Example 2
Next, the second embodiment will be described in detail with reference to FIG. The present invention is another embodiment of the first embodiment. Figure 2 is a plan view and a side sectional view of a multilayer structure of the wrapping is part
[0009]
Example 3
A third embodiment will be described in detail with reference to FIG. Figure 3 is a side sectional view of a
[0010]
Example 4
Next, a fourth embodiment will be described in detail with reference to FIG. Figure 4 is a side sectional view of a
[0011]
Example 5
Next, a fifth embodiment will be described in detail with reference to FIG. Figure 5 is a side sectional view of the main manufacturing steps of wrapping career described in Example 1. This manufacturing method is as follows. For example, a desired
[0012]
Or wrapping career from Example 1 and gist of the present invention as described in 5 is a structure having a surface layer portion a surface of (1) body, (2) the surface layer portion is formed by electrolytic plating, it Based on. For this reason, the friction coefficient is made small or difficult to cut, so the wear resistance in the polishing process is remarkably improved. It was forecast Shigae can offer cheaper than the conventional crystal oscillator that is mass-produced by using a lapping career by Together to the present invention evaluates these.
[0013]
【The invention's effect】
(1) good balance of the laminated structure by a surface layer portion provided on the wrapping career, is less deformation such as warpage, improved manufacturing yield of the crystal oscillator significantly, the cost forecast was obtained.
(2) lapping carry the surface layer portion provided on the A and improved remarkably the wear resistance wrapping career lifetime was obtained expected to be cost increases.
(3) by wrapping carry lattice surface portion provided in A, the contact area of the polishing Chisakuri was hardly able to scratch the finished surfaces of the crystal oscillator so can accommodate abrasive or foreign particles in the recess. This greatly improved the processing yield.
(4) Wrapping career all layers to that formed by electroless plating, are example be easily thickness of submicron precision, it becomes a crystal oscillator quality high accuracy can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
Figure 1 is a plan view and a side sectional view of a lapping career Example 1 of the present invention.
FIG. 2 is a plan view and a side sectional view of a portion of a wrapping career of Example 2 of the present invention.
Figure 3 is a side cross-sectional view of the lapping career of Example 3 of the present invention.
Figure 4 is a side cross-sectional view of the lapping career of Example 4 of the present invention.
Figure 5 is a side sectional view of the main manufacturing steps of wrapping career of Example 5 of the present invention.
FIG. 6 is a plan view and a side sectional view of a conventional lapping career.
[Explanation of symbols]
1,21,31,41,51,61 ... wrapping
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JP33627497A JP3898822B2 (en) | 1997-10-29 | 1997-10-29 | Wrapping carrier and manufacturing method thereof |
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