JPH06204778A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents
圧電振動子の製造方法Info
- Publication number
- JPH06204778A JPH06204778A JP101293A JP101293A JPH06204778A JP H06204778 A JPH06204778 A JP H06204778A JP 101293 A JP101293 A JP 101293A JP 101293 A JP101293 A JP 101293A JP H06204778 A JPH06204778 A JP H06204778A
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- JP
- Japan
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- piezoelectric vibrator
- piezoelectric
- resonance frequency
- vibrator
- processing
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- Pending
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- Piezo-Electric Transducers For Audible Bands (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電振動子の一部分を除去加工して圧電振動
子の共振周波数を調整する圧電素子の製造方法であっ
て、加工時の熱発生を小さくするとともに、圧電振動子
の材料劣化および特性劣化のない、しかも精度の高い共
振周波数の調整方法を実現することを目的とする。 【構成】 図１において、１は対抗する面に電極２を付
けた短冊状の圧電振動子であり、電極２に交流電界を印
加することにより、振動子１の長さ方向変位する長さ振
動を励振することができる。この長さ振動の共振周波数
は、圧電振動子１の材料と素子長さ寸法で決まる。従っ
て、圧電振動子１の端面部を、端面からΔｔ（Δｔはレ
ーザービーム径よりも小さい）だけずつレーザービーム
により圧電材料をそぎ落とすように加工する。 【効果】 加工の残留物の発生が防止されると共に、加
工時間も短縮され熱劣化の少ない製造方法が実現され
る。
子の共振周波数を調整する圧電素子の製造方法であっ
て、加工時の熱発生を小さくするとともに、圧電振動子
の材料劣化および特性劣化のない、しかも精度の高い共
振周波数の調整方法を実現することを目的とする。 【構成】 図１において、１は対抗する面に電極２を付
けた短冊状の圧電振動子であり、電極２に交流電界を印
加することにより、振動子１の長さ方向変位する長さ振
動を励振することができる。この長さ振動の共振周波数
は、圧電振動子１の材料と素子長さ寸法で決まる。従っ
て、圧電振動子１の端面部を、端面からΔｔ（Δｔはレ
ーザービーム径よりも小さい）だけずつレーザービーム
により圧電材料をそぎ落とすように加工する。 【効果】 加工の残留物の発生が防止されると共に、加
工時間も短縮され熱劣化の少ない製造方法が実現され
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧電セラミック、水
晶、リチウム酸ニオブ等の圧電材料を用いた圧電振動子
の製造方法に関し、より詳しくは、所望の値の共振周波
数を有する圧電素子の製造方法に関するものである。
晶、リチウム酸ニオブ等の圧電材料を用いた圧電振動子
の製造方法に関し、より詳しくは、所望の値の共振周波
数を有する圧電素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】以下に、図面を参照しながら、圧電セラ
ミック、水晶、リチウム酸ニオブ等の圧電材料を用いた
圧電振動子の共振周波数調整方法の従来技術について説
明を行う。
ミック、水晶、リチウム酸ニオブ等の圧電材料を用いた
圧電振動子の共振周波数調整方法の従来技術について説
明を行う。
【０００３】メカニカルフィルタや発振子等に用いられ
る圧電振動子は、圧電セラミック、水晶、リチウム酸ニ
オブ等の材料で作られている。そして、圧電振動子の共
振周波数はその材料定数と加工寸法によって決まる。従
って、圧電振動子の材料が決まれば共振周波数はその寸
法によって決まる。
る圧電振動子は、圧電セラミック、水晶、リチウム酸ニ
オブ等の材料で作られている。そして、圧電振動子の共
振周波数はその材料定数と加工寸法によって決まる。従
って、圧電振動子の材料が決まれば共振周波数はその寸
法によって決まる。
【０００４】ところで、一般的には圧電材料の材料定数
はばらつきを持つために、所定の共振周波数を得るにも
寸法を一意的に決めることができず、材料定数を計測し
た後に振動子を加工することにより、共振周波数の調整
を行わなければならない。
はばらつきを持つために、所定の共振周波数を得るにも
寸法を一意的に決めることができず、材料定数を計測し
た後に振動子を加工することにより、共振周波数の調整
を行わなければならない。
【０００５】しかし、材料定数は同一ロット内でもばら
つき振動子の形態にした後に微調整が必要になる。材料
定数のばらつきの大きい圧電セラミックでは、とくに調
整の絶対値が大きく共振周波数の調整は重要な工程であ
る。
つき振動子の形態にした後に微調整が必要になる。材料
定数のばらつきの大きい圧電セラミックでは、とくに調
整の絶対値が大きく共振周波数の調整は重要な工程であ
る。
【０００６】図３は、圧電セラミック等の圧電材料で作
られた従来の圧電振動子の斜視図であり、対抗する主面
に電極が形成され、この電極間に電界を印加すれば角板
の拡がり振動が励振される。同図では、圧電振動子の共
振周波数を調整するために、４つの各辺の中央部を砥石
またはダイヤモンド・カッティング・ホイール等の機械
加工方法またはレーザービーム加工で溝加工することに
より共振周波数の調整をしている。
られた従来の圧電振動子の斜視図であり、対抗する主面
に電極が形成され、この電極間に電界を印加すれば角板
の拡がり振動が励振される。同図では、圧電振動子の共
振周波数を調整するために、４つの各辺の中央部を砥石
またはダイヤモンド・カッティング・ホイール等の機械
加工方法またはレーザービーム加工で溝加工することに
より共振周波数の調整をしている。
【０００７】図４は、圧電セラミック等の圧電材料で作
られたもう１つの従来の圧電振動子の斜視図であり、同
様に角板の拡がり振動を用いている。同図では、圧電振
動子の共振周波数を調整するために、４つの各角を砥石
またはダイヤモンド・カッティング・ホイール等の機械
加工方法またはレーザービーム加工で切断して落とすこ
とで共振周波数の調整をしている。
られたもう１つの従来の圧電振動子の斜視図であり、同
様に角板の拡がり振動を用いている。同図では、圧電振
動子の共振周波数を調整するために、４つの各角を砥石
またはダイヤモンド・カッティング・ホイール等の機械
加工方法またはレーザービーム加工で切断して落とすこ
とで共振周波数の調整をしている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】砥石またはダイヤモン
ド・カッティング・ホイール等の機械加工方法で圧電振
動子の共振周波数の調整をする場合には、加工精度が悪
いので正確な共振周波数の調整が困難であり、また調整
の歩どまりが悪いという課題があった。加えて、機械加
工法では加工時に圧電振動子に力が加わるため、損傷を
与え易くまた調整のための加工時の圧電振動子の保持な
どの取扱いも面倒であるという課題があった。
ド・カッティング・ホイール等の機械加工方法で圧電振
動子の共振周波数の調整をする場合には、加工精度が悪
いので正確な共振周波数の調整が困難であり、また調整
の歩どまりが悪いという課題があった。加えて、機械加
工法では加工時に圧電振動子に力が加わるため、損傷を
与え易くまた調整のための加工時の圧電振動子の保持な
どの取扱いも面倒であるという課題があった。
【０００９】レーザービーム加工で圧電振動子の共振周
波数の調整をする場合には、従来の４つの各辺の中央部
にレーザービーム幅よりも大きい加工溝加工するか、４
つの各角を落とすという方法では、加工に時間がかかる
ために圧電振動子に熱が発生し、この熱のため圧電振動
子が劣化するという課題があった。また加工時の溶融物
や残留物が振動子に残りやすいという課題もあった。
波数の調整をする場合には、従来の４つの各辺の中央部
にレーザービーム幅よりも大きい加工溝加工するか、４
つの各角を落とすという方法では、加工に時間がかかる
ために圧電振動子に熱が発生し、この熱のため圧電振動
子が劣化するという課題があった。また加工時の溶融物
や残留物が振動子に残りやすいという課題もあった。
【００１０】例えば、図４に示すように、板状の圧電材
料の一面側からレーザーを照射して角部を切断除去する
場合のレーザー加工のメカニズムは以下のようになる。
料の一面側からレーザーを照射して角部を切断除去する
場合のレーザー加工のメカニズムは以下のようになる。
【００１１】レーザー照射による加熱によって、圧電材
料の加熱、溶融あるいは蒸発が始まる。この加熱、溶融
あるいは蒸発は、当然にレーザーが照射される面側から
開始されるから、レーザー照射面側では、溶融状態であ
るのに対して、レーザー照射面と反対の面側では固体
（非溶融）状態である状況が生じる。
料の加熱、溶融あるいは蒸発が始まる。この加熱、溶融
あるいは蒸発は、当然にレーザーが照射される面側から
開始されるから、レーザー照射面側では、溶融状態であ
るのに対して、レーザー照射面と反対の面側では固体
（非溶融）状態である状況が生じる。
【００１２】この状況下では、圧電材料の溶融部では、
その内部において、比較的低融点の材料が急激に気化し
て爆発的な体積膨張を生じ、溶融している圧電材料を周
囲に飛散させる。この場合、圧電材料の溶融部は、その
底面（レーザー照射側と反対の面側）と側面を非溶融状
態の圧電材料で取り囲まれているために、この飛散物
は、レーザーの照射面側に飛散することとなり、レーザ
ー照射部の周辺には、この飛散物が付着し、圧電材料を
汚染することとなる。
その内部において、比較的低融点の材料が急激に気化し
て爆発的な体積膨張を生じ、溶融している圧電材料を周
囲に飛散させる。この場合、圧電材料の溶融部は、その
底面（レーザー照射側と反対の面側）と側面を非溶融状
態の圧電材料で取り囲まれているために、この飛散物
は、レーザーの照射面側に飛散することとなり、レーザ
ー照射部の周辺には、この飛散物が付着し、圧電材料を
汚染することとなる。
【００１３】更に、レーザー加工により切断が完了した
時には、レーザー照射面と反対の面側において、切断部
の稜線に、いわゆるバリと呼ばれる残留物が形成される
のが一般的である。
時には、レーザー照射面と反対の面側において、切断部
の稜線に、いわゆるバリと呼ばれる残留物が形成される
のが一般的である。
【００１４】また、レーザー照射面と反対側の面が溶融
状態となるのは、基本的には、レーザー照射面側からの
熱伝導等による加熱で溶融状態となるか、あるいは、レ
ーザー照射面側の材料が蒸発して、反対面側に直接的に
レーザー照射が行われて加熱されるかであるから、反対
側の面が溶融状態となるまでには、比較的、時間を要
し、またその時間において、溶融部の熱が周囲に伝導し
て圧電材料に熱的な劣化を与える。特に、キュリー点の
低い圧電セラミックの場合には、前記の熱劣化が特に問
題であり、レーザービーム加工を共振周波数調整に用い
ることが困難であった。また、４つの箇所を加工するた
めに加工時間がかかるという課題もあった。
状態となるのは、基本的には、レーザー照射面側からの
熱伝導等による加熱で溶融状態となるか、あるいは、レ
ーザー照射面側の材料が蒸発して、反対面側に直接的に
レーザー照射が行われて加熱されるかであるから、反対
側の面が溶融状態となるまでには、比較的、時間を要
し、またその時間において、溶融部の熱が周囲に伝導し
て圧電材料に熱的な劣化を与える。特に、キュリー点の
低い圧電セラミックの場合には、前記の熱劣化が特に問
題であり、レーザービーム加工を共振周波数調整に用い
ることが困難であった。また、４つの箇所を加工するた
めに加工時間がかかるという課題もあった。
【００１５】また、バリや付着した飛散物は、製造後に
おいて脱落しやすいために、共振周波数が変動しやすい
という課題も有していた。
おいて脱落しやすいために、共振周波数が変動しやすい
という課題も有していた。
【００１６】
【課題を解決するための手段】圧電振動子の端面を、レ
ーザービーム加工にて端面から順次加工することによ
り、圧電振動子の共振周波数を調整する。
ーザービーム加工にて端面から順次加工することによ
り、圧電振動子の共振周波数を調整する。
【００１７】
【作用】圧電材料を用いた圧電振動子において、圧電振
動子の端面をレーザービーム加工にて端面から順次加工
することにより、加工による圧電振動子の熱発生を小さ
くするとともに、残留物が振動子上に残らないようにす
る。また振動子の保持などの取扱いを容易にして、圧電
振動子の劣化のない信頼性と精度の高い共振周波数の調
整方法を実現する。
動子の端面をレーザービーム加工にて端面から順次加工
することにより、加工による圧電振動子の熱発生を小さ
くするとともに、残留物が振動子上に残らないようにす
る。また振動子の保持などの取扱いを容易にして、圧電
振動子の劣化のない信頼性と精度の高い共振周波数の調
整方法を実現する。
【００１８】
【実施例】以下、図面に従って本発明の実施例について
詳細な説明を行う。
詳細な説明を行う。
【００１９】図１は本発明の圧電振動子の周波数調整方
法の１実施例の斜視図である。同図において、１は圧電
セラミック、水晶、リチウム酸ニオブ等の材料で作ら
れ、対抗する面に電極２を付けた短冊状の圧電振動子で
あり、電極２に交流電界を印加することにより、振動子
１の長さ方向に主変位を持つ長さ振動モードを励振する
ことができる。この長さ振動の共振周波数は、圧電振動
子１の材料と素子長さ寸法で決まり、共振周波数の調整
は長さ寸法を変えることで調整する。
法の１実施例の斜視図である。同図において、１は圧電
セラミック、水晶、リチウム酸ニオブ等の材料で作ら
れ、対抗する面に電極２を付けた短冊状の圧電振動子で
あり、電極２に交流電界を印加することにより、振動子
１の長さ方向に主変位を持つ長さ振動モードを励振する
ことができる。この長さ振動の共振周波数は、圧電振動
子１の材料と素子長さ寸法で決まり、共振周波数の調整
は長さ寸法を変えることで調整する。
【００２０】圧電振動子１の１つの端面部を、図１に示
すように端面に沿って端面からΔｔだけずつレーザービ
ームにより圧電材料をそぎ落とすように加工する。つま
り、図２（ａ）に示すように圧電振動子１の端面部をレ
ーザーで落として加工するのではなく、図２（ｂ）に示
すようにレーザービームのビーム幅よりも小さい領域を
そぎ落とすように加工する。
すように端面に沿って端面からΔｔだけずつレーザービ
ームにより圧電材料をそぎ落とすように加工する。つま
り、図２（ａ）に示すように圧電振動子１の端面部をレ
ーザーで落として加工するのではなく、図２（ｂ）に示
すようにレーザービームのビーム幅よりも小さい領域を
そぎ落とすように加工する。
【００２１】例えばレーザービームの幅が５０ミクロン
の時には、加工する幅Δｔは約５〜３０ミクロン程度に
設定する。これにより、レーザー加工の高速化が実現で
きるので、圧電素子の熱の発生を防ぐことができる。ま
た、加工時の残留物が削り取られてしまうのできれいな
加工面が得られる。
の時には、加工する幅Δｔは約５〜３０ミクロン程度に
設定する。これにより、レーザー加工の高速化が実現で
きるので、圧電素子の熱の発生を防ぐことができる。ま
た、加工時の残留物が削り取られてしまうのできれいな
加工面が得られる。
【００２２】ここでは、本発明の実施例として、長さ振
動の圧電振動子の共振周波数を振動子の１つの端面で調
整する場合について述べたが、両端を加工することによ
り調整しても同様であることはいうまでもない。また、
他の振動モードを使った圧電振動子を同様にレーザービ
ームでそぎ落とすように端面から加工して共振周波数の
調整することも同様に容易である。
動の圧電振動子の共振周波数を振動子の１つの端面で調
整する場合について述べたが、両端を加工することによ
り調整しても同様であることはいうまでもない。また、
他の振動モードを使った圧電振動子を同様にレーザービ
ームでそぎ落とすように端面から加工して共振周波数の
調整することも同様に容易である。
【００２３】なお、上記実施例では、熱エネルギーとし
てレーザーを用いたが、必ずしもコヒーレント光である
必要はなく、通常の光を集光して用いても良い。
てレーザーを用いたが、必ずしもコヒーレント光である
必要はなく、通常の光を集光して用いても良い。
【００２４】
【発明の効果】圧電材料を用いた圧電振動子において、
圧電振動子の端面をレーザービーム加工にて端面から順
次そぎ落とす様に加工することにより、加工速度をあげ
ることができるので、加工による圧電振動子の熱発生を
小さくすることができる。また、加工の残留物が圧電振
動子の端面に残るのを防止できるので、圧電振動子の材
料劣化および特性劣化のない信頼性の高い共振周波数調
整方法を実現することができる。また調整加工時に圧電
振動子に力がかからないので、振動子の保持などが容易
になり、例えばフィルタ、発振子等として実装した後に
調整加工をすることができる。
圧電振動子の端面をレーザービーム加工にて端面から順
次そぎ落とす様に加工することにより、加工速度をあげ
ることができるので、加工による圧電振動子の熱発生を
小さくすることができる。また、加工の残留物が圧電振
動子の端面に残るのを防止できるので、圧電振動子の材
料劣化および特性劣化のない信頼性の高い共振周波数調
整方法を実現することができる。また調整加工時に圧電
振動子に力がかからないので、振動子の保持などが容易
になり、例えばフィルタ、発振子等として実装した後に
調整加工をすることができる。
【図１】本発明の圧電振動子の製造方法の一実施例を示
す斜視図
す斜視図
【図２】同実施例の補足説明図
【図３】従来の圧電振動子の製造方法を示す斜視図
【図４】他の従来の圧電振動子の製造方法を示す斜視図
１、３、４ 圧電振動子 ２ 電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊勢 悠紀彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】圧電材料を用いた圧電振動子において、上
記圧電振動子の端面部に熱エネルギーを照射して、端面
から前記圧電材料を微少量づつ除去することにより、上
記圧電振動子の共振周波数を所望の値に調整することを
特徴とする圧電振動子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101293A JPH06204778A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 圧電振動子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP101293A JPH06204778A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 圧電振動子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06204778A true JPH06204778A (ja) | 1994-07-22 |
Family
ID=11489668
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP101293A Pending JPH06204778A (ja) | 1993-01-07 | 1993-01-07 | 圧電振動子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06204778A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7245057B2 (en) | 2000-12-15 | 2007-07-17 | Intel Corporation | Micro-electromechanical structure resonator frequency adjustment using radiant energy trimming and laser/focused ion beam assisted deposition |
| EP2063470A1 (en) | 2005-02-10 | 2009-05-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator, method for adjusting piezoelectric vibrator, piezoelectric actuator, timepiece, and electronic device |
| US8736144B2 (en) | 2010-12-10 | 2014-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration type driving apparatus |
-
1993
- 1993-01-07 JP JP101293A patent/JPH06204778A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7245057B2 (en) | 2000-12-15 | 2007-07-17 | Intel Corporation | Micro-electromechanical structure resonator frequency adjustment using radiant energy trimming and laser/focused ion beam assisted deposition |
| EP2063470A1 (en) | 2005-02-10 | 2009-05-27 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator, method for adjusting piezoelectric vibrator, piezoelectric actuator, timepiece, and electronic device |
| US7671518B2 (en) | 2005-02-10 | 2010-03-02 | Seiko Epson Corporation | Piezoelectric vibrator, method for adjusting piezoelectric vibrator, piezoelectric actuator, timepiece, and electronic device |
| US8736144B2 (en) | 2010-12-10 | 2014-05-27 | Canon Kabushiki Kaisha | Vibration type driving apparatus |
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