(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２枚の水晶板を原子間結合し、この重合済み水晶板を一方の表面側からプラズマにより切削し、次にこの一方からの切削面に対応する前記重合済み水晶板の他方の表面側からプラズマ切削を行う水晶重合板の製造方法。
【請求項２】
重合済み水晶板の一方の表面の切削部に島状のマスクを設け、この島状マスクの周りをこの水晶板に重合する他の水晶板にまで到達するようプラズマ切削を行い、その後、重合済み水晶板の他方の表面からプラズマ切削を行う請求項１に記載の水晶重合板の製造方法。
【請求項３】
一方と他方の表面側からプラズマ切削を行った重合済み水晶板のプラズマ切削部を、ウェットエッチングにより溶解して、この重合済み水晶板の共振周波数調整を行う請求項１あるいは２に記載の水晶重合板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は各種センサやアクチュエータなどに用いられる水晶重合板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例を図１３から図１７を用いて説明する。
【０００３】
図１３に示すように、この水晶重合板は２枚の水晶板１，２を重合し、この状態で加熱を行う。この加熱により両者の当接部に存在していた水分が蒸発することにより、この部分においては酸素原子を仲介とする原子間結合が行われることとなる。
【０００４】
このような重合済み水晶板の表面にそれぞれ金のマスク３，４を設け、この状態で図１４に示すごとく、両方から同時にウェットエッチングによる溶解を行うことになる。この溶解によって図１５に示すごとく上下に貫通する加工が行われ、これにより図１６に示すような個片となる水晶重合板５が形成されることになる。この水晶重合板５はその後、図１７に示すように、その両側をウェットエッチングにより更に溶解させ、これにより共振周波数調整を行うようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において問題となるのは、この水晶重合板の感度が低下してしまうということであった。すなわちこの水晶重合板は上述したようにセンサやアクチュエータとして活用されるものであり、このように水晶板１，２を重合させて、その分極軸を反転させることにより２倍の感度が得られるようにしているものであるが、図１７に示すごとく、その共振周波数調整を行うに際し、ウェットエッチングを行った場合に、この水晶板１，２の原子間接合部から内方に大きく溶解が進んでしまうことになる。
【０００６】
この溶解した部分は上下の水晶板１，２が重合できていない部分となるので、つまり上下の水晶板１，２の重合面積が減少することとなるので、結論として上述したようにその感度が低下してしまうものである。
【０００７】
そこで本発明は、この水晶重合板の感度を高めることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そしてこの目的を達成するために本発明は、少なくとも２枚の水晶板を原子間結合し、この重合済み水晶板を一方の表面側からプラズマにより切削し、次にこの一方からの切削面に対応する前記重合済み水晶板の他方の表面側からプラズマ切削を行うものである。
【０００９】
すなわち、以上のように重合済み水晶板を一方と他方の表面側からプラズマにより切削を行った場合には、その切削は物理的な切削となるので、従来のウェットエッチングの場合とは異なり、その結晶面のエッチングレートの差による形状変化が起きにくくなるものである。
【００１０】
つまりこのような表裏面からのプラズマ切削を行った場合にはこの重合済み水晶板の外周部は、それぞれ外方に突出した形状となっており、このように外方に突出した形状になったものを、その後、例えばウェットエッチングにより溶解することで共振周波数調整を行ったとしても、上下に当接し、しかも外方に突出した部分が若干内方に切り込まれた状態となるだけであって、このようなものであれば、本来の上下の水晶板の接合面積は減少せず、この事によって感度を高めることが出来るものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、少なくとも２枚の水晶板を原子間結合し、この重合済み水晶板を一方の表面側からプラズマにより切削し、次にこの一方からの切削面に対応する前記重合済み水晶板の他方の表面側からプラズマ切削を行う水晶重合板の製造方法であって、以上のように重合済み水晶板を一方と他方の表面側からプラズマにより切削を行った場合には、その切削は物理的な切削となるので、従来のウェットエッチングの場合とは異なり、その結晶面のエッチングレートの差による形状変化が起きにくくなるものである。
【００１２】
つまりこのような表裏面からのプラズマ切削を行った場合には、この重合済み水晶板の外周部は、それぞれ外方に突出した形状となっており、このように外方に突出した形状になったものを、その後、例えばウェットエッチングにより溶解することで共振周波数調整を行ったとしても、上下に当接し、しかも外方に突出した部分が若干内方に切り込まれた状態となるだけであって、このようなものであれば、本来の上下の水晶板の接合面積は減少せず、この事によって感度を高めることが出来るものである。
【００１３】
次に請求項２に記載の発明は、重合済み水晶板の一方の表面の切削部に島状のマスクを設け、この島状マスクの周りをこの水晶板に重合する他の水晶板にまで到達するようプラズマ切削を行い、その後他方の表面からプラズマ切削を行う請求項１に記載の水晶重合板の製造方法であって、先ず最初に行う側の一方の切削部に島状のマスクを設け、この状態でプラズマ切削を行った場合にはこの島状マスクの外周に、例えば円形の溝が掘られた状態となる。
【００１４】
この円形の溝は、他方の水晶板にまで到達した状態となっており、このような状態で次に他方の水晶板からプラズマ切削を行った場合には、この他方の水晶板からのプラズマ切削による先端側、つまり底部分が、先に掘られている溝に到達する状態となり、このような状態とすれば、必ずその上下のプラズマ切削の当接部は、この重合済み水晶板の当接部において両者が外方に突出した状態を保てるようになる。
【００１５】
従って、このように両者が同じように突出した状態において、その後ウェットエッチングにより溶解を行ったとしても、その接合部分も十分に外方に突出した位置に存在するのであって、このように十分に外方に存在できている重合部分から、たとえ、その内方に例えばウェットエッチングによる溶解が進行したとしても、本来の上下の水晶板の重合面積を減少させること無く、この結果としてその感度を高く維持することが出来るものである。
【００１６】
次に本発明の請求項３に記載の発明は、一方と他方の表面側からプラズマ切削を行った重合済み水晶板のプラズマ切削部を、ウェットエッチングにより溶解して、この重合済み水晶板の共振周波数調整を行う請求項１あるいは２に記載の水晶重合板の製造方法であって、上述のごとく、本発明においては上下の水晶板の当接部分は外方に突出した状態となっているので、このような状態でウェットエッチングによる溶解をして、その共振周波数調整を行おうとした場合に、このように十分に外方に突出できている当接部分に若干の内方への溶解が生じたとしても、本来の上下の水晶板の重合面積を減少させること無く、この結果として、その感度を高く維持することが出来るものである。
【００１７】
またこのように上下の水晶板の重合面積の減少を気にすること無く、ウェットエッチングにより溶解して共振周波数調整を行うことが出来るようになるので、この共振周波数調整も、より行い易いものとなるのである。
【００１８】
以下本発明の一実施形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１９】
図１は例えば車などに用いられる角速度センサを示しており、この角速度センサ６は音叉型をしている。この音叉型の角速度センサ６の製造は図２から図９に示すような工程を追って作られる。
【００２０】
具体的には図２に示すように、先ず水晶板７，８をその当接面を十分研磨し、非常にクリーンな状態を保ったまま当接させ、次に加熱を行う。この加熱により、その当接部に存在していた水分が蒸散し、この結果として、酸素を共有する原子間結合が行われることとなる。
【００２１】
次にこのように重合一体化された重合済み水晶板９を図３に示すごとく、その表裏面側に金のマスク１０を形成する。その後、この金のマスク１０の上に図示していないが樹脂のフォトレジストを形成し、所定の形状にパターニングを行った後で、金を例えば沃化カリウム溶液で溶解し、金のマスク１０のパターニングを行う。その後樹脂のフォトレジストを除去したものが図４である。つまり図４においては、重合済み水晶板９の表裏面にパターニングされた金のマスク１０が存在した状態となっている。
【００２２】
この状態で金のマスク１０の表面に図５に示すごとく、ニッケルのマスク１１を設ける。そしてこの状態で図６に示すごとく、基本的にはまずは一方側から、例えば図６に示す上方側から、例えばＣＦ４、ＣＨＦ３、Ａｒなどのガスを用いてプラズマ切削を行う。そして次に図６の下方から同じように、そのガスを用いてプラズマ切削を行う。それによって出来たものが図７である。
【００２３】
この図７に示すごとく、重合済み水晶板９はその当接部が、外方に突出したいわゆる太鼓状の状態となっている。なお、この図７に示す重合済み水晶板９は、図１に示す角速度センサ６の一本の共振子６Ａを示したものとなっている。これからも理解されるように、図６において右側の重合済み水晶板９は図１の共振子６Ａに対応し、図６の左側の重合済み水晶板９は図１の共振子６Ｂに対応するようになっている。
【００２４】
さて図７に戻って説明を続けると、この図７に示すごとく、この上下の水晶板７，８の当接部は十分に外方に突出した状態となっている。この状態でそれぞれの図１に示す共振子６Ａ，６Ｂに対する共振周波数調整を行うことになる。この場合、図７に示すものに対してウェットエッチングを行うことになる。このウェットエッチングを行った結果が図８に示す状態である。
【００２５】
この図８に示すごとく、ウェットエッチングを行うことにより、水晶板７，８の当接部の両側（外方突出部）に内方に進入した切り込み１２が形成された状態となってしまうが、この図８において、図１７との比較からも明らかであるが、上下の水晶板７，８の重合面積をそれほど小さくすることはない。逆に言えば、この切り込み１２が形成されたとしても上下の水晶板７，８の重合面積は十分に大きく保つことができ、このことが感度を大きくすることが出来ることにつながるものである。
【００２６】
図９はその後の状態を示しており、つまり、図８の状態のものからニッケルのマスク１１を除去したものを示している。従って水晶板７，８の表面には金のマスク１０が存在した状態となっている。この金のマスク１０はそのまま電極として活用することも出来るが、例えば図１に示す角速度センサであれば、このような表裏面だけでなく、その側面にも金の電極を付けることが要求される。従って、その場合には側面の電極との膜厚の違いを避けるために、一旦、この図９に示す金のマスク１０も剥離させ、その後改めて図１に示す共振子６Ａ，６Ｂの表裏面及び側面に電極を形成することになる。なお、図１に示す共振子は従来より知られたものであるので、この電極の関係に付いては、これ以上説明することは避ける。
【００２７】
次に図１０から図１２は本発明の他の実施形態を示したものである。
【００２８】
すなわち、図１０に示すのは、図６で示したように先ず上方からプラズマ切削を行うとした場合に、この切削部分に対応する中央部分にも先ほどの金のマスク１０およびニッケルのマスク１１を設けることになる。このように島状のマスク１０，１１をプラズマ切削部の中央部分に残しておくことにより、この状態でプラズマ切削を例えば上方から行ったとすると、図１１に示すごとく、この島状のマスク１０，１１の外方がたとえば円形の溝状に掘り進まれることとなる。そしてその先端は下方の水晶板８にまで到達することになる。
【００２９】
この状態で次に図１２に示すごとく、下方からプラズマ切削を行うと、この下方からプラズマ切削を行った穴がまず到達するのは図１１に示す上方からの円形の溝１３である。このような状態が作られることによって、図１２にも示したが、上下の水晶板７，８の当接部分は外方に突出した状態、つまり上記説明で太鼓状と説明したがこの状態が再現されることとなる。このようになることにより、図８に示したように、その後の共振周波数調整のためのウェットエッチングに対して十分に効果を上げることが出来るものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように本発明は、少なくとも２枚の水晶板を原子間結合し、この重合済み水晶板を一方の表面側からプラズマにより切削し、次にこの一方からの切削面に対応する前記重合済み水晶板の他方の表面側からプラズマ切削を行うものであり、重合済み水晶板を一方と他方の表面側からプラズマにより切削を行った場合には、その切削は物理的な切削となるので、従来のウェットエッチングとは異なり、その結晶面のエッチングレートの差による形状変化が起きにくくなるものである。
【００３１】
つまりこのような表裏面からのプラズマ切削を行った場合には、この重合済み水晶板の当接部は、それぞれ外方に突出した形状となっており、このように外方に突出した形状になったものを、その後例えばウェットエッチングにより、溶解することで共振周波数調整を行ったとしても、上下に当接し、しかも外方に突出した部分が若干内方に切り込まれた状態となるだけであって、このようなものであれば、本来の上下の水晶板の重合面積は減少せず、この事によって感度を高めることが出来るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を採用した角速度センサの斜視図
【図２】その製造工程を示した断面図
【図３】同断面図
【図４】同断面図
【図５】同断面図
【図６】同断面図
【図７】同断面図
【図８】同断面図
【図９】同断面図
【図１０】本発明の他の実施形態を示す断面図
【図１１】同断面図
【図１２】同断面図
【図１３】従来例を示す断面図
【図１４】同断面図
【図１５】同断面図
【図１６】同断面図
【図１７】同断面図
【符号の説明】
１，２  水晶板
３，４  金のマスク
５  重合済み水晶板
６  角速度センサ
７，８  水晶板
９  重合済み水晶板
１０  金のマスク
１１  ニッケルのマスク
１２  切り込み
【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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