(57)【要約】【課題】薄型化に対応することができ、形状の設計の自由度を高くすることができるバイメタル素子の製造方法を提供する。【解決手段】バイメタル素子の製造方法は、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する工程Ｓ１と、前記対象形状領域を覆うように導電層を形成する工程Ｓ２と、前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記導電層の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層を形成する工程Ｓ３と、前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記第１材料層の表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層を形成する工程Ｓ４と、前記基板を除去する工程Ｓ５とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する工程と、
前記対象形状領域を覆うように導電層を形成する工程と、
前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記導電層の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層を形成する工程と、
前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記第１材料層の表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層を形成する工程と、
前記基板を除去する工程とを含む、バイメタル素子の製造方法。
【請求項２】
前記導電層を除去することによって、前記第１材料層および前記第２材料層の積層体を取り出す工程を含む、請求項１に記載のバイメタル素子の製造方法。
【請求項３】
前記基板を用意する工程より後で、前記導電層を形成する工程より前に、前記主表面を覆うように犠牲層を形成する工程を含み、
前記導電層を形成する工程では、前記導電層は前記犠牲層を覆うように形成され、
前記基板を除去する工程は、前記犠牲層を除去することによって、前記基板を取り出す工程を含む、請求項１または２に記載のバイメタル素子の製造方法。
【請求項４】
前記基板を用意する工程は、板材の主表面を機械加工する工程を含む、請求項１から３のいずれかに記載のバイメタル素子の製造方法。
【請求項５】
前記板材は、金属板である、請求項４に記載のバイメタル素子の製造方法。
【請求項６】
前記基板を用意する工程は、板材の主表面をエッチング加工する工程を含む、請求項１から３のいずれかに記載のバイメタル素子の製造方法。
【請求項７】
前記対象形状領域は、円錐形状または円錐台形状による凸部もしくは凹部、または、曲面による凸部もしくは凹部である、請求項１から６のいずれかに記載のバイメタル素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイメタル素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術に基づくバイメタル箔の製造方法が、株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアルのカタログ（非特許文献１）に記載されている。ここでは、まず最初に、素材原料が溶解、鍛造、圧延され、各素材の箔が個別に形成される。これらの複数の素材が重ねられて冷間圧接される。次に、焼鈍工程を経て、厚みを制御するためにさらに圧延が行なわれる。各種矯正、検査を経て所定厚み、所定幅のバイメタル箔が得られる。
【０００３】
バイメタルディスクの製造方法が、特開昭６３−１６２８５号公報（特許文献１）に記載されている。ここでは、バイメタル用の金属板を円板形状にプレス打抜き加工を行なっている。打抜き加工されたバイメタル材は、所定の球面形状を有する上下金型によって球面形状に成形される。２００〜３００℃で１時間程度の熱処理を行なう。
【０００４】
バイメタルを用いたマイクロリレーの製造方法が、特開平６−２６７３８３号公報（特許文献２）に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−１６２８５号公報
【特許文献２】特開平６−２６７３８３号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】株式会社ＮＥＯＭＡＸマテリアル、“ＢＩＭＥＴＡＬバイメタル”、［online］、［平成２７年５月２７日検索］、インターネット＜URL：http://www.neomax-materials.co.jp/pdf/bimetal.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
非特許文献１に記載された製造方法では、バイメタル材を薄くすることに向いていない。バイメタルを用いたスイッチなどの素子を小型化するためには、バイメタル材自体を薄くすることが必要である。しかし、圧延法では、厚みの均一性の確保が困難であるという問題がある。圧延法でバイメタル材を薄くするためには圧延工程数が増加してしまい、製造コストが増大してしまうという問題もある。
【０００８】
特許文献１に記載された製造方法においても、最初にバイメタル板を用意しなければならないので同様の問題を抱えている。
【０００９】
特許文献２に記載の製造方法では、薄くすることは可能であるが、バイメタル材の形状を自由に設定できないという問題がある。バイメタルを応用したスイッチなどの素子を設計する場合、バイメタル材が略平面状に限られていては設計のの自由度が低いものとなってしまう。
【００１０】
そこで、本発明は、薄型化に対応することができ、形状の設計の自由度を高くすることができるバイメタル素子の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に基づくバイメタル素子の製造方法は、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する工程と、上記対象形状領域を覆うように導電層を形成する工程と、上記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、上記導電層の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層を形成する工程と、上記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、上記第１材料層の表面に、上記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層を形成する工程と、上記基板を除去する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意し、これを用いてバイメタル素子を製造することになるので、薄型化に対応することができ、形状の設計の自由度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図３】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図４】図３で示されている基板の平面図である。
【図５】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図６】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図７】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法で用いられる導電層の拡大断面図である。
【図８】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図９】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図１０】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図１１】本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図１２】図３で示した基板の平面図である。
【図１３】本発明に基づく実施の形態２におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートである。
【図１４】本発明に基づく実施の形態２で得られるバイメタル素子の平面図である。
【図１５】図１４で示したバイメタル素子の平面図である。
【図１６】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図１７】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図１８】図１７で示した基板の平面図である。
【図１９】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図２０】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図２１】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図２２】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図２３】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図２４】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【図２５】図２４で示したバイメタル素子の平面図である。
【図２６】本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法の第９の工程の説明図である。
【図２７】図２６で示したバイメタル素子の平面図である。
【図２８】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第１の工程の説明図である。
【図２９】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第２の工程の説明図である。
【図３０】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第３の工程の説明図である。
【図３１】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第４の工程の説明図である。
【図３２】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第５の工程の説明図である。
【図３３】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第６の工程の説明図である。
【図３４】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第７の工程の説明図である。
【図３５】本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法の第８の工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図面において示す寸法比は、必ずしも忠実に現実のとおりを表しているとは限らず、説明の便宜のために寸法比を誇張して示している場合がある。
【００１５】
（実施の形態１）
（構成）
図１〜図１２を参照して、本発明に基づく実施の形態１におけるバイメタル素子の製造方法について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートを図１に示す。
【００１６】
バイメタル素子の製造方法は、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する工程Ｓ１と、前記対象形状領域を覆うように導電層を形成する工程Ｓ２と、前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記導電層の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層を形成する工程Ｓ３と、前記導電層を通じて電解めっき法を行なうことによって、前記第１材料層の表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層を形成する工程Ｓ４と、前記基板を除去する工程Ｓ５とを含む。
【００１７】
以下では、各工程について、具体的な例とともにさらに詳しく説明する。
まず、工程Ｓ１として、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する。そのためには、たとえば図２に示すような金属材料の板材１に何らかの機械加工を施し、図３に示す基板２を得る。基板２の平面図を図４に示す。板材１は、たとえばＳＵＳからなる板材であってよい。この場合、基板２は、ＳＵＳからなる板材１を機械加工して得たものであるので、ＳＵＳ基板である。図２から図３に至る際の機械加工とは、たとえば切削加工である。機械加工によって得られた基板２は、主表面２ｕを有し、たとえば主表面２ｕの中央に円錐台形状の凸部３を有する。平面視したときに凸部３が占める領域が対象形状領域４である。板材１の材料はＳＵＳに限らない。板材１の材料は金属に限らない。
【００１８】
ここでは、説明の便宜のために、１つの対象形状領域４のみに注目して説明しているが、実際には、このような対象形状領域４は１つとは限らない。１枚の基板に複数の対象形状領域４が設けられてもよい。その場合、以下の各工程を行なうことによって、１枚の基板上の複数の対象形状領域４における処理が同時並行的に進行する。以下の他の実施の形態においても同様である。
【００１９】
本実施の形態で示した例では、凸部３は円錐台形状としたが、円錐台形状に限らず他の形状であってもよい。たとえば、凸部は、円錐形状であってもよく、球面の一部分のような形状であってもよい。何らかの曲面であってもよい。ここで示した例では、対象形状領域４に機械加工によって形成されるものが凸部３であるものとしたが、このように凸状の形状に限らず凹状の形状であってもよい。凹状の場合、円錐台形状の凹みであってもよいが、凹みの形状は円錐台形状に限らないことは上述したのと同様である。
【００２０】
次に、図５に示すように、基板２の主表面２ｕを覆うように犠牲層としてのレジスト層３１を形成する。レジスト層３１は、たとえば厚み２０μｍとなるように形成される。
【００２１】
工程Ｓ２として、図６に示すように、対象形状領域４を覆うように導電層５を形成する。対象形状領域４は全体が導電層５によって覆われる。導電層５は、基板２の主表面２ｕの必ずしも全面を覆う必要はない。導電層５は、給電膜として形成するものであるので、対象形状領域４以外の領域においても、対象形状領域４からの電気的接続の取り出しができる程度の範囲を覆うように形成されることが好ましい。導電層５は、蒸着法によって形成することができる。導電層５は、たとえば２種類の金属の積層体であってもよい。たとえば図７に拡大して示すようにまず厚み０．０２μｍのＴｉ膜５ａを形成し、その上側に厚み０．３μｍのＣｕ膜５ｂを形成してもよい。この例では、Ｔｉ膜５ａとＣｕ膜５ｂとの２層を合わせたものが導電層５である。
【００２２】
次に、図８に示すように、この構造体の上面のうち対象形状領域４以外の領域を覆うようにレジスト層３２を形成する。レジスト層３２はたとえば全面を覆うように形成した後で、フォトリソグラフィ技術を適用して不要な部分を除去することによって形成してもよい。レジスト層３２は、たとえば厚み５０μｍとなるように形成される。図８に示した例では、レジスト層３２は対象形状領域４に対応する開口部を有する。
【００２３】
工程Ｓ３として、導電層５を通じて電解めっき法を行なうことによって、図９に示すように、導電層５の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１を形成する。導電層５が導電性であり、対象形状領域４においては導電層５がレジスト層３２によって覆われずに露出しているので、電解めっき法を行なうことができる。この電解めっき法によって、対象形状領域４において導電層５を覆うように第１材料層６１を形成することができる。第１材料層６１は、たとえばＮｉ層である。第１材料層６１は、たとえば厚み１０μｍとなるように形成する。
【００２４】
工程Ｓ４として、導電層５および第１材料層６１を通じて電解めっき法を行なうことによって、図１０に示すように、第１材料層６１の表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２を形成する。第２材料層６２は、たとえばインバー層である。「インバー」とは、鉄に３６％のニッケルを加え、他の微量成分を加えた合金である。すなわち、Ｆｅ−Ｎｉ３６％合金である。第２材料層６２は、たとえば厚み１０μｍとなるように形成する。第２材料層６２の材料であるインバーは、第１材料層６１の材料であるＮｉに比べて熱膨張係数が小さい。すなわち、この例では、第２の熱膨張係数は第１の熱膨張係数に比べて小さい。
【００２５】
基板２を除去する工程Ｓ５を行なう。ここでは、工程Ｓ５の一例を説明する。
まず、レジスト層３１，３２を除去することによって、図１１に示すように、導電層５、第１材料層６１および第２材料層６２が組み合わさった構造体を得る。レジスト３１とレジスト３２とは、同時並行的に一括して除去してもよく、別々のタイミングに順に除去してもよい。レジスト層３１，３２の除去は、有機溶剤を用いて行なうことができる。少なくともレジスト層３１を除去することによって、この構造体と基板２とをつなぐものはなくなり、両者は分離する。基板２は、図３に示したように単独の状態で回収することができる。
【００２６】
工程Ｓ５は、何らかの形で基板２を除去すればよいのであって、上で述べた以外の方法であってもよい。
【００２７】
工程Ｓ５として、何らかの公知技術を用いて基板２そのものをエッチング除去するという方法も考えられる。その場合は、基板２は回収することができない。
【００２８】
工程Ｓ５によって得られた導電層５、第１材料層６１および第２材料層６２が組み合わさった構造体を以て、図１１に示すようにバイメタル素子１００とみなすことができる。バイメタル素子１００の平面図を図１２に示す。本来バイメタル素子として求められるのは、第１材料層６１および第２材料層６２の２層構造であるが、本実施の形態で示したように、導電層５の厚みが第１材料層６１および第２材料層６２の厚みに比べてきわめて薄い場合には、導電層５が付着したままであってもバイメタルとしての動作にほとんど影響がないので、全体としてバイメタル素子１００として利用することができる。
【００２９】
（作用・効果）
本実施の形態では、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意し、これを用いてバイメタル素子を製造しているので、薄型化に対応することができ、形状の設計の自由度を高くすることができる。本実施の形態によれば、薄型のバイメタル素子を容易に製造することができる。本実施の形態では、主要部がＮｉとインバーとの２層構造からなり、円錐台形状となっているバイメタル素子１００を製造したが、最終的に得られるバイメタル素子の形状には、基板２に形成されていた凸部３の形状が反映されるので、正確に所望の形状のバイメタル素子を得ることができる。バイメタル素子はスナップアクションをすることが求められる場合もあるが、本実施の形態では、所望の形状を高精度に得ることができるので、スナップアクションの条件も高精度に所望のとおりのものにすることができる。
【００３０】
本実施の形態で示したように、バイメタル素子の製造方法は、基板２を用意する工程Ｓ１より後で、導電層５を形成する工程Ｓ２より前に、主表面２ｕを覆うように犠牲層としてのレジスト層３１を形成する工程を含み、導電層５を形成する工程Ｓ２では、導電層５は前記犠牲層を覆うように形成され、基板２を除去する工程Ｓ５は、前記犠牲層を除去することによって、基板２を取り出す工程を含むことが好ましい。このように犠牲層を用いる製造方法を採用することによって、基板２は、ほぼ元の状態で、回収することができるので、再利用することができる。この製造方法によれば、基板２は、通常、何ら損傷を受けない状態で回収することができる。基板２が高価である場合には、このように基板２を再利用できることは、製造コスト面で大きな利点である。基板２を繰返し利用することで、多数のバイメタル素子を安価に製造することができる。
【００３１】
本実施の形態では、第１材料層６１の材料が第２材料層６２の材料よりも熱膨張係数が大きいものとして説明したが、この大小関係は逆であってもよい。
【００３２】
本実施の形態では、バイメタル素子の２層構造を構成する２つの材料のうち熱膨張係数が大きい方の材料としてＮｉを用いたが、Ｎｉに代えてＣｏ、Ａｕ、Ａｇなどのいずれかを用いてもよい。本実施の形態では、バイメタル素子の２層構造を構成する２つの材料のうち熱膨張係数が小さい方の材料としてインバー、すなわち、６４％Ｆｅ−３６％Ｎｉの合金を用いたが、インバーに代えて５８％Ｆｅ−４２％Ｎｉの合金を用いてもよい。あるいは、Ｃｒ、Ｐｔなどのいずれかを用いてもよい。
【００３３】
（実施の形態２）
（製造方法）
実施の形態１では、最終的に導電層５が含まれた構造を以てバイメタル素子１００としたが、最終的に導電層５を除去することとしてもよい。図１３〜図１５を参照して、本発明に基づく実施の形態２におけるバイメタル素子の製造方法について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートを図１３に示す。
【００３４】
本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法は、実施の形態１で説明した製造方法を行なってバイメタル素子１００を得た後にさらに、導電層５を除去することによって、前記第１材料層および前記第２材料層の積層体を取り出す工程Ｓ６を含む。
【００３５】
本実施の形態では、工程Ｓ６として、導電層５を除去することによって、図１４に示すように第１材料層６１および第２材料層６２の積層体を取り出す。こうして取り出される積層体がバイメタル素子１０１である。導電層５が２層以上の積層構造である場合には、導電層５に含まれる層のうち第１材料層６１に最も近い層を除去することによって、導電層５のうち他の層を剥離させることができ、結果的に導電層５を除去することができる。このようにして、バイメタル素子１０１を得ることができる。バイメタル素子１０１の平面図を図１５に示す。本実施の形態では、バイメタル素子１０１は、Ｎｉとインバーとの２層構造からなり、円錐台形状となっている。
【００３６】
本実施の形態では、工程Ｓ６で除去されるべき導電層５は、図７に示したようにＴｉ膜５ａとＣｕ膜５ｂとの２層構造であったが、この場合には、Ｃｕ膜５ｂを溶解させるための処理を行なうことによって導電層５をバイメタル素子１０１から剥離させることができる。Ｔｉ膜５ａは必ずしも溶解させなくてもよい。Ｃｕ膜５ｂを溶解させるためには、たとえば、酢酸と過酸化水素水の混合液などでウェットエッチングを行なえばよい。
【００３７】
（作用・効果）
本実施の形態では、実施の形態１で得られた効果に加えて、さらに余分な導電層５がない構造のバイメタル素子１０１を得ることができる。したがって、本実施の形態では、バイメタル素子の小型化を図ることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
（製造方法）
図１６〜図２５を参照して、本発明に基づく実施の形態３におけるバイメタル素子の製造方法について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートは、図１に示したものと同じである。
【００３９】
本実施の形態では、実施の形態１に比べて基板の材料が異なる。また、対象形状領域に形成される形状も異なる。以下では、本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法に含まれる各工程について、具体的な例とともにさらに詳しく説明する。
【００４０】
まず、工程Ｓ１として、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する。本実施の形態では、図１６に示すようなＳｉ基材１ｉに何らかの機械加工を施し、図１７に示す基板２ｉを得る。基板２ｉの平面図を図１８に示す。この場合、基板２ｉはＳｉ基板である。図１６から図１７に至る際の機械加工とは、たとえば切削加工である。機械加工によって得られた基板２ｉは、主表面２ｕｉを有し、たとえば主表面２ｕの中央に円錐形状の凹部７を有する。平面視したときに凹部７が占める領域が対象形状領域４である。ここではＳｉからなる基板２ｉを例にとって説明するが、基板はＳｉ以外の材料であってもよい。基板の材料は、導電体、半導体、絶縁体のいずれであってもよい。
【００４１】
ここでは、凹部７が円錐形状の凹みであるものとしたが、凹部７は他の形状の凹みであってもよい。
【００４２】
次に、図１９に示すように、基板２の主表面２ｕｉを覆うようにレジスト層３１を形成する。レジスト層３１は、たとえば厚み２０μｍとなるように形成される。
【００４３】
工程Ｓ２として、図２０に示すように、対象形状領域４を覆うように導電層５ｉを形成する。導電層５ｉが覆う範囲については、実施の形態１で導電層５について説明したのと同じである。
【００４４】
導電層５ｉは、蒸着法によって形成することができる。導電層５ｉは、たとえば２種類の金属の積層体であってもよい。たとえばまず厚み０．０２μｍのＣｒ膜を形成し、その上側に厚み０．５μｍのＣｕ膜を形成してもよい。この例では、Ｃｒ膜とＣｕ膜との２層を合わせたものが導電層５ｉである。
【００４５】
図２１に示すように、この構造体の上面のうち対象形状領域４以外の領域を覆うようにレジスト層３２を形成する。レジスト層３２の形成方法、厚みは、実施の形態１で説明したのと同じである。
【００４６】
工程Ｓ３として、導電層５ｉを通じて電解めっき法を行なうことによって、図２２に示すように、導電層５ｉの表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１ｘを形成する。導電層５ｉが導電性であり、対象形状領域４においては導電層５ｉがレジスト層３２に覆われずに露出しているので、電解めっき法を行なうことができる。この電解めっき法によって、対象形状領域４において導電層５ｉを覆うように第１材料層６１ｘを形成することができる。第１材料層６１ｘは、たとえばインバー層である。第１材料層６１ｘは、たとえば厚み１０μｍとなるように形成する。
【００４７】
工程Ｓ４として、導電層５ｉを通じて電解めっき法を行なうことによって、図２３に示すように、第１材料層６１ｘの表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２ｘを形成する。第２材料層６２ｘは、たとえばＮｉ層である。第２材料層６２は、たとえば厚み１０μｍとなるように形成する。第２材料層６２ｘの材料であるＮｉは、第１材料層６１ｘの材料であるインバーに比べて熱膨張係数が大きい。すなわち、この例では、第２の熱膨張係数は第１の熱膨張係数に比べて大きい。
【００４８】
基板２ｉを除去する工程Ｓ５を行なう。工程Ｓ５でどのようにして基板２ｉを除去するかについては、実施の形態１で基板２の除去の方法として説明したものと同じである。
【００４９】
工程Ｓ５によって得られた導電層５ｉ、第１材料層６１ｘおよび第２材料層６２ｘが組み合わさった構造体を以て、図２４に示すようにバイメタル素子１００ｉとみなすことができる。バイメタル素子１００ｉの平面図を図２５に示す。
【００５０】
（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。実施の形態１では基板の対象形状領域４に形成されるものが凸部であったので、先に形成される第１材料層に熱膨張係数が大きい材料を用い、後から形成される第２材料層に熱膨張係数が小さい材料を用いていた。これに対して、本実施の形態では、基板の対象形状領域４に形成されるものが凹部であったので、先に形成される第１材料層に熱膨張係数が小さい材料を用い、後から形成される第２材料層に熱膨張係数が大きい材料を用いていた。このように基板にある形状が凸部か凹部かによって、材料層の形成する順序を逆にすることも考えられる。
【００５１】
本実施の形態において、さらに、導電層５を除去することによって、前記第１材料層および前記第２材料層の積層体を取り出す工程Ｓ６を含むこととしてもよい。この場合、図２６に示すバイメタル素子１０１ｉを得ることができる。バイメタル素子１０１ｉの平面図を図２７に示す。本実施の形態では、バイメタル素子１０１ｉは、Ｎｉとインバーとの２層構造からなり、円錐形状となっている。
【００５２】
本実施の形態では、Ｓｉの基材に対して機械加工を行なうことによって所望の基板を作製していたが、機械加工に代えてエッチングによって基板の主表面に凹部または凸部を形成することとしてもよい。たとえばＳｉからなる板材の表面にグレートーンマスクを用いたフォトリソグラフィにより所定形状のフォトレジストパターンを形成する。このフォトレジストパターンをマスクとして反応性イオンエッチングを施し、その後でフォトレジストの残渣を酸素プラズマエッチングによって除去することによって、円錐形の凹部を形成することができる。
【００５３】
（実施の形態４）
（製造方法）
図２８〜図３５を参照して、本発明に基づく実施の形態４におけるバイメタル素子の製造方法について説明する。本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法のフローチャートは、基本的には図１に示したものと同じである。ただし、図１のフローチャートに表れていない部分で、実施の形態１の製造方法とは異なる部分がいくつかある。
【００５４】
以下では、各工程について、具体的な例とともにさらに詳しく説明する。
まず、工程Ｓ１として、主表面に凸状または凹状である対象形状領域を有する基板を用意する。そのためには、たとえば図２８に示すような金属材料の板材１ｊに何らかの機械加工を施し、図２９に示す基板２ｊを得る。基板２ｊは主表面２ｕｊを有する。板材１ｊは、たとえば何らかの鉄板であってよい。図２８から図２９に至る際の機械加工とは、たとえば切削加工である。ここでの機械加工としては、切削加工に加えて、あるいは、切削加工に代えて、研削加工、研磨加工なども採用してよい。こうして機械加工された面に対して表面粗化処理を行なう。表面粗化処理としては、たとえば図３０に示すようにサンドブラストなどの処理を行なえばよい。このときの表面粗化処理は、後で行なうめっき膜の密着力を高めるためのものである。
【００５５】
工程Ｓ２として、図３１に示すように、対象形状領域４を覆うように導電層５ｊを形成する。対象形状領域４は全体が導電層５によって覆われる。導電層５ｊは、基板２ｊの主表面２ｕｊの必ずしも全面を覆う必要はない。導電層５ｊは、給電膜として形成するものであるので、対象形状領域４以外の領域においても、対象形状領域４からの電気的接続の取り出しができる程度の範囲を覆うように形成されることが好ましい。本実施の形態では、基板２ｊの主表面２ｕｊはレジスト層で覆われているわけではなく、基板２ｊは導電性を有しているので、導電層５ｊは、電解めっき法によって形成することができる。導電層５ｊは、たとえばＣｕ膜であってよく、たとえば厚み１μｍであってよい。
【００５６】
次に、図３２に示すように、この構造体の上面のうち対象形状領域４以外の領域を覆うようにレジスト層３２を形成する。レジスト層３２に関する詳細は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００５７】
工程Ｓ３として、導電層５ｊを通じて電解めっき法を行なうことによって、導電層５の表面に第１の熱膨張係数を有する第１材料層６１を形成する。さらに、工程Ｓ４として、導電層５ｊおよび第１材料層６１を通じて電解めっき法を行なうことによって、図３３に示すように、第１材料層６１の表面に、前記第１の熱膨張係数とは異なる第２の熱膨張係数を有する第２材料層６２を形成する。第１材料層６１および第２材料層６２に関する詳細は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【００５８】
有機溶剤を用いてレジスト層３２を除去する。こうして、図３４に示す構造体が得られる。
【００５９】
工程Ｓ５として、基板２ｊを除去する。このためには、たとえば酢酸と過酸化水素水の混合液などでウェットエッチングを行なう。これにより導電膜５ｊとしてのＣｕ膜は除去され、図３５に示すようにバイメタル素子１０１ｊを得ることができる。バイメタル素子１０１ｊは、Ｎｉとインバーとの２層構造からなり、円錐台形状となっている。
【００６０】
（作用・効果）
本実施の形態においても、実施の形態１で説明した効果を得ることができる。
【００６１】
上記のいずれの実施の形態においても、以下のことがいえる。
基板を用意する工程Ｓ１は、板材の主表面を機械加工する工程を含むことが好ましい。このように板材を元に機械加工で所望の基板を作製することとすれば、基板の主表面に所望の立体形状を正確に形成することが容易となる。したがって、高精度な基板を得ることができ、後の工程の精度が向上する。
【００６２】
このときの板材は、金属板であることが好ましい。このように金属板であれば、機械加工に適しており、正確な形状を形成しやすい。また、金属板であれば導電性を有するので、このあとで電解めっき法を行なうことができる。したがって、実施の形態４で示したように、給電膜としての導電層を形成する際に電解めっき法を利用することができ、好都合である。
【００６３】
本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法において、前記基板を用意する工程は、板材の主表面をエッチング加工する工程を含むことが好ましい。このようにエッチング加工をすることにより、実施の形態３で示したように、板材が導電体以外の材料からなるものである場合にも加工することができる。特に、形成すべき形状が凹状である場合には、エッチング加工によって所望の形状を形成することができる。
【００６４】
本実施の形態におけるバイメタル素子の製造方法において、前記対象形状領域は、円錐形状または円錐台形状による凸部もしくは凹部、または、曲面による凸部もしくは凹部であることが好ましい。この構成を採用することにより、所望の条件でスナップアクションをするバイメタル素子を得ることが容易となる。
【００６５】
なお、上記各実施の形態では、基板に１つのバイメタル素子を作製する様子を説明してきたが、１枚の基板に複数のバイメタル素子を作製してもよい。実施の形態１で示したバイメタル素子１００（図１１参照）のように導電層を残したままでバイメタル素子として用いる場合には、ひとつながりの導電層の上に、第１材料層６１および第２材料層６２の２層構造が複数箇所に形成された構成であってもよい。
【００６６】
なお、上記実施の形態のうち複数を適宜組み合わせて採用してもよい。
なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。
【符号の説明】
【００６７】
１，１ｉ，１ｊ  板材、２，２ｉ，２ｊ  基板、２ｕ，２ｕｉ，２ｕｊ  主表面、３  凸部、４  対象形状領域、５，５ｉ，５ｊ  導電層、７  凹部、３１，３２  レジスト層、６１，６１ｘ  第１材料層、６２，６２ｘ  第２材料層、１００，１００ｉ，１０１，１０１ｉ，１０１ｊ  バイメタル素子。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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