(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの力伝達表面（２１、２２）の間に機械的予荷重を受けて置かれて、端部表面（１６、１７）において信号が取り出される圧電センサ用結晶素子であって、主として信号発生用の少なくとも１つのロッド部分（１１）と、主として保持および心出し用の少なくとも１つのベース（１２）とを有する形態を特徴とする圧電センサ用結晶素子。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電センサ用結晶素子において、前記ベースは研削されて心出し表面（１３）を備え、これら心出し表面（１３）が、前記力伝達表面（２１）に設けた心出しリング（２０）に嵌合する、圧電センサ用結晶素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧電センサ用結晶素子において、前記ベース（１２）から前記ロッド部分（１１）への遷移部分が連続的な輪郭に形成され、該ロッド部分の端部表面（１６）と前記ベースの端部表面（１７）が、許容誤差（α）のある平行度で形成される、圧電センサ用結晶素子。
【請求項４】
請求項２に記載の圧電センサ用結晶素子において、前記心出し表面（１３）は、専用チャック内における円形研削によって、自動的に絶縁性となる、圧電センサ用結晶素子。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の圧電センサ用結晶素子において、前記ベースが円形形態（Ｄ）であり、導電性表面と絶縁性表面の組合せからなる、圧電センサ用結晶素子。
【請求項６】
請求項２に記載の圧電センサ用結晶素子において、前記ロッド部分（１１）が二重構成であり、前記ベースが単一構成であって、前記心出し表面（１３）および絶縁性表面（２５、２６、２７）を有する、圧電センサ用結晶素子。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の圧電センサ用結晶素子において、ウェハからのバッチ生産または円形素子からの単品生産のいずれかの生産が可能である、圧電センサ用結晶素子。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の結晶素子を生産する方法であって、適切に切断されたウェハからのバッチ生産であり、加工済みウェハ全体が、いくつかの操作のうちの１つにおいて金属化され、ウェハを個々の結晶に切断したときに横方向絶縁性表面（１８、１９）が自動的に得られることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電センサ用結晶素子に関し、詳細にはいわゆる釘形結晶に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧力、力および加速度を測定するための圧電度量衡学においては、主として、結晶性水晶または他の圧電性結晶の結晶素子が使用され、様々な切断技法を用いて円板またはロッドに形状化されている。結晶素子は、予荷重の下で２つの平行平面力伝達表面の間に固定された後、測定すべき力が印加される。
【０００３】
ロッド形構造は、円板形を要する縦効果よりも強い電気信号をもたらす横効果を利用している。対称にするために、ほとんどの場合、多数のロッド形素子が、最新技術を示す図１および２に示すように組み付けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明による釘形結晶は、取付けのための補助部材を必要としない、また、低コスト連続取付けに適したロッド形素子の製作を目的として開発されたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、高感度ロッド信号部分とベースとからなる一体型の結晶素子によって実現される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明を、図１から図１０を参照して説明する。
【０００７】
図５および６から分かるように、本発明による釘形結晶１０は、ロッド部分１１およびベース（基部）１２から成り、予荷重の下で力導入表面２１と力誘導表面２２の間に拘束され、同時に結晶の測定信号を信号ラインに伝送する。釘形結晶のベース１２には、力導入表面２１の心出しリング２０を通す心出し表面１３が設けられている。ロッド部分１１からベース１２への遷移部分は、丸み表面２３によって形成されている。この組立体により、偏心誤差μを極めて小さい値に維持することができる。
【０００８】
図６は、個別の素子に切断された後、円形研削によって生成される４つの心出し表面１３を備えたベース１２の形態を示している。ベースの正方形または長方形の平面は、釘形結晶がバッチ生産されるウェハの厚さＷｄによって定まる。
【０００９】
図７は、同じ釘形結晶１０を斜視図で示している。非金属化されているため、金属化された後、研削される絶縁性表面１４をより明確に見て取ることができる。遷移丸み部１８、１９は、バッチ生産における切断操作によって自動的に非金属化される。
【００１０】
したがって釘形結晶は、それ自体がレンズ（lends）を形成し、大量生産の効率を高めている。ウェハは、生産プロセスにおいて完全に金属化される。結晶の２つの端面１６、１７を利用して信号が導かれる。
【００１１】
厚さＷｄのウェハからのバッチ処理は、通常の生産方法によって実現されるため、ここでは詳細は省略する。
【００１２】
図８は、本発明による釘形結晶の変形例を示し、この変形例は直径Ｄの円形ベース１２を有し、心出しリング２０中に嵌合する。この釘形結晶はバッチ生産が可能であり、あるいは丸棒から生産することができる。
【００１３】
図９は、本発明の概念による、二重釘形結晶（２４）の形態の他の変形例を示している。図９では、ロッド部分１１は、切り込み２８によって２つの部分に分割されている。この切り込みの底部は絶縁性表面２５になっており、金属化物を分離している。他の遷移丸み部１５および絶縁および心出し表面１３は、図５、６および７と同様であり、図９では、個別プロセスも可能ではあるが、ウェハ生産プロセスに対応している。
【００１４】
図１０は、図９の変形例を平面図で示している。
【００１５】
本発明による釘形結晶により、今までは、３００℃を超える高いセンサ温度以上ではその絶縁性能が悪影響を受ける耐温材からなる、余計な取付け手段および心出し手段を必要としない簡易センサ組立体の新規な品質を可能にする。
【００１６】
表面２１および２２の平行度の些細な誤差αは、単一釘形結晶については誤差を生じないという可能性により、バッチの合格率が高くなり、歩留まりが向上する。
【００１７】
本発明による釘形結晶は、水晶であれ、ガリウムリン酸塩であれ、あるいは他いくつかの圧電結晶であれ、結晶のタイプには無関係である。
【００１８】
重要なことは、本発明による釘形結晶は、ウェハから効率良く処理することができる、ということである。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｔｅｆｌｏｎ（登録商標）またはＫａｐｔｏｎの支持スリーブ２中に保持されたロッド１の結晶素子を示す図である。このようにして、幾何形状の異なるロッドを用いることができる。
【図２】図１の平面図である。
【図３】例えばクランプ・カラーを意図した、コイルばねによって外壁３に押し付けられ、結晶が確実に保持される三重配置を示す図である。図１および３のいずれの構造も、多数の変形態様が市販されている。
【図４】図３の平面図である。
【図５】結晶を取り囲むセンサ部分を備えた、本発明による釘形結晶の正面図である。
【図６】本発明による釘形結晶の平面図である。
【図７】本発明による釘形結晶の斜視図である。
【図８】本発明による釘形結晶の変形例の斜視図である。
【図９】本発明による釘形結晶の他の変形例を、二重釘として示す図である。
【図１０】図９の平面図である。
【符号の説明】
１  圧電結晶（ロッド）
２  ガイド・ケージ（支持スリーブ）
３  拘束スリーブ（外壁）
４  結晶セット
１０  釘形結晶
１１  ロッド部分
１２  ベース
１３  心出し表面
１４  絶縁性表面
１５  遷移丸み部
１６、１７  金属化端面
１８、１９  絶縁横方向表面
２０  心出しリング
２１  力導入表面
２２  力誘導表面
２３  丸み表面
２４  二重釘形結晶
２５  ベース絶縁性表面
２６  横方向絶縁性表面
２７  円形絶縁性表面
２８  切り込み
α  力導入表面と力誘導表面の間の平行度誤差
μ  結晶軸とセンサ軸の間の偏心誤差
Ｗｄ  ウェハ厚さ
Ｄ  誘導径
【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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