JP2006267050A

JP2006267050A - 環状電極膜の形成方法とセンサ素子

Info

Publication number: JP2006267050A
Application number: JP2005089447A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Iida; 浩章飯田; Hideo Outsuka; 日出夫鶯塚; Atsuya Takahashi; 敦哉高橋
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-10-05

Abstract

【課題】被加工物の表裏に電極膜を形成する場合、マスキングに用いるマスクは共用して使うために表裏に形成する電極膜の形状が同じになるため、被加工物の表裏の区別ができない。センサ素子を圧電材料として用いる場合は特性の維持と安定を図る必要がある電極膜の形成が必要となる。
【解決手段】該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の橋梁部である帯を有する第１のマスクを用い、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記第１のマスクより橋梁部の数量の多い帯を持った第２のマスクにより略環状電極膜を形成する。また、環状の被加工物の表裏主面に該被加工物と同心の環状電極膜を形成したセンサ素子において、該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の帯の橋梁部と、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記一方の主面より数の多い帯橋梁部の略環状電極膜を形成することでセンサ素子を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、環状の被加工物の表裏主面に該加工物と同心の環状電極膜を形成する方法に関し、被加工物である水晶材料の極性を明らかにする環状電極膜の形成方法とセンサ素子に関する。

従来より、ジャイロセンサ、圧力センサやランジュバン型超音波振動子などに用いられるような環状形状の圧電材等の環状表面上には、通常この圧電材と同心の環状電極膜が形成されており、ワイヤボンディング等で外部より電極膜に電荷を印加する。

図２には、従来における環状電極膜を作成する際に使用される蒸着用マスクで形成された電極膜を図示する。通常は、図２に示すように複数個配列した蒸着用マスク板を用い、一度に複数個の環状被加工物（圧電材など）の表裏環状主面にマスクパターンの金、銀等の単一金属又は合金などの単層又は積層の電極膜を形成している。また、電極膜は表裏環状主面に同一のマスクパターンを用いることで簡略化ができることで、表裏共に同様の電極膜パターンが形成されている。

図２では表裏に形成する環状電極膜を分かりやすくするために、被加工物の両主面に形成する電極膜部分を少し拡大して描画しているが、橋梁部が表裏で共に１つの帯しか無いことが伺える。

電極膜を形成する方法としては蒸着法を用いる。蒸着装置を構成する真空槽の内部で蒸着材料の金属を加熱蒸発させ、同槽内に配置した前述したような蒸着マスクを装着した被加工物のマスクパターン形状に露出した表面に蒸発した金属が付着することで電極膜を形成する。なお、このような環状電極膜を形成する方法については、以下のような先行技術文献が公知となっている。

特開２００２−３１５３３号公報

なお、出願人は前記した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を、本件出願時までに発見するに至らなかった。

しかし、前述したような従来の環状電極膜を形成する方法及びその際に使用する蒸着用マスクでは、例えば被加工物に結晶材料で軸方向（極性）を持つ水晶材料を使用した場合には、水晶材料の表裏の蒸着痕では、表裏の橋梁部である帯が同じになってしまうために、極性の識別が不可能である。

この橋梁部があることにより、蒸着の際に略環状電極膜を容易に形成することはできるものの、上述のように被加工物に水晶材料を用いた場合には、水晶材料の極性すなわち、水晶材料を使用した被加工物への電極膜の形成により、被加工物の軸方向と被加工物の取着時の特性とを考えた場合には、被加工物の軸方向（極性）をいつも同じ方向にすることで所望とするセンサ特性が得られないという課題がある。

上記課題を解決するために本発明は、環状の被加工物の表裏主面に該被加工物と同心の環状電極膜を形成する方法において、該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の橋梁部である帯を有する第１のマスクを用い、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記第１のマスクより橋梁部の数量の多い帯を持った第２のマスクにより略環状電極膜を形成することを特徴とする環状電極膜の形成方法である。

また、環状の被加工物の表裏主面に該被加工物と同心の環状電極膜を形成したセンサ素子において、該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の帯の橋梁部と、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記一方の主面より数の多い帯橋梁部の略環状電極膜を形成したことを特徴とするセンサ素子である。

要するに、上述する被加工物をリングセンサとして使用する場合で、そしてまた被加工物を水晶材料で形成した場合には、前記水晶材料の表裏主面の軸方向すなわち極性の区別を付けることができる。そのために、被加工物に形成する電極膜を第１のマスクと第２のマスクを用いて、それぞれの被加工物に対する表裏主面への橋梁部すなわち、マスクの帯の数を異にすることで、前記水晶材料の表裏主面の極性を明示することを実現するもので、この表裏を明示したセンサ素子である。なお、マスクの橋梁部はマスクをエッチングなどで製作した場合のつなぎの部分であり、電極膜として形成した場合には電極部の切り欠き部として橋梁部が残ってしまう。

上述の本発明の環状電極膜の形成方法により、リングセンサ素子として水晶材料を用いた場合に、水晶材料が持つ本来の結晶方向による特性の微妙な変化を改善するために、リングセンサ素子を取着けて使用する際の軸方向（例えばＸ軸方向の極性）を明示することができ、より安定したセンサ特性を得ることができる。そして、本発明の軸方向の表示方法が、センサ素子に略環状電極膜を形成するのと同時に行うことができることで、製造工程の簡略化も実現することができる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の環状電極膜３の形成方法の工程を斜視図で示した工程図である。

図１に示す環状電極膜３の形成方法は例えばリング形状の圧力を検知する圧力センサ素子として適用するものである。そして以下に記載する被加工物とは圧電材料である水晶材料を用いた例で説明する。

まず図１（ａ）に示すのは外形形状が円筒形であり、その中心部分が所望の内径でくり抜かれ円筒状内空部２により形成された環状の被加工物１が描画されている。被加工物１には様々なものが当てはまるが、例えばセンサ素子や振動子などに使用する圧電材であり、ここでは水晶材料を用いたもので想定する。なお、ここでは図示しないが、環状電極膜３を形成する場合には、１回の電極膜処理工程で複数個の被加工物への電極膜形成ができるようなバッチ処理でおこなわれるものである。

次に図１（ｂ）において、環状の被加工物１の円筒状内空部の端面である主面に対して環状電極膜３を形成する。このとき、該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の橋梁部４である帯を有する第１のマスクを用い、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記第１のマスクより橋梁部４の数量の多い帯を持った第２のマスクにより略環状電極膜３を形成することが特徴となる。

要するに上述の橋梁部４の数の違いにより、該被加工物に水晶材料を用いた場合には、前記水晶材料の表裏主面に橋梁部４のある帯の数を異にすることで、前記水晶材料の表裏主面の極性を明示することができる。そして、この軸方向の表示は環状電極膜３を形成するのと同時に実現することかできる。

図１（ｃ）には第１のマスクと第２のマスクを用いて環状電極膜３を形成した概念図を示すもので、要するに環状の被加工物１の表裏面に形成する環状電極膜３のリング状の電極膜３は図示する第１のマスクあるいは第２のマスクを用いてリング状を形成するためにマスクの一部をつなげた格好により少なくとも１箇所でつながけたことでマスクが成立ち、このつながりの部分すなわち、橋梁部４の数を本発明で言う極性の識別として用いるものである。すなわち図１（ｂ）の表裏主面を平面図として見た状態を図示するものである。

従って、図１（ｃ）に示すように、環状の被加工物１の一方の端面と、他方の端面とに形成される環状電極膜３の形態は、必ず橋梁部４の数が異なっていることに特徴がある。ここで図１（ｃ）に示すのは一方が２分割の環状電極膜３で、他方が３分割の環状電極膜３を示したものである。なお、橋梁部４の帯の数については片面には少なくと一箇所以上で、最大でも３箇所程度が好ましいが、特に橋梁部の数に制約を持つものでは無い。なお、形成する電極膜から見た場合には、橋梁部はマスクをエッチングなどで製作した場合のつなぎの部分であり、電極部の切り欠き部として橋梁部が残ってしまう。要するにＡ面（あるいはＢ面）の電極膜３でマスクの橋梁部４により生じた電極の切り欠き部の方向を結晶軸の方向と一致させておけば、軸方向の表示として表すことができる。

また、本実施例では円環状の被加工物へ円環状の電極膜を形成する工程で説明しているが、本発明は環状形態を円のみに限定するものではなく、矩形や多角形の環状形態とした被加工物や電極膜においてもその作用効果を奏するものである。なお、橋梁部については連続した帯の形成に限らず微細なドット孔あるいはメッシュパターンの形状であっても構わない。

図１は、本発明における環状電極膜の形成方法の工程を、対象物を斜視で表した工程図である。図２は、従来の被加工物に環状電極膜を形成する一例を示した斜視図と、表裏主面の電極膜の形態を示す平面図である。

符号の説明

１・・・被加工物（センサ素子）
２・・・筒状中空部
３・・・環状電極膜
４・・・橋梁部（切り欠き部）

Claims

環状の被加工物の表裏主面に該被加工物と同心の環状電極膜を形成する方法において、
該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の橋梁部である帯を有する第１のマスクを用い、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記第１のマスクより橋梁部の数量の多い帯を持った第２のマスクにより略環状電極膜を形成することを特徴とする環状電極膜の形成方法。
請求項１に記載の被加工物は水晶材料であって、前記水晶材料の表裏主面の区別を明示するために、前記水晶材料の表裏主面に橋梁部のある帯の数を異にすることを特徴とする環状電極膜の形成方法。
請求項１に記載の被加工物はセンサに用いられることを特徴とする環状電極膜の形成方法。
環状の被加工物の表裏主面に該被加工物と同心の環状電極膜を形成したセンサ素子において、
該被加工物の一方の主面には少なくとも一箇所の電極の切り欠き部と、該被加工物の他方の主面（裏面）には前記一方の主面より数の多い切り欠き部の略環状電極膜を形成したことを特徴とするセンサ素子。