JP3782739B2 - 選択陽極接合法および全面陽極接合法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板と導電体基板との陽極接合に於いて、接着するべき個所のガラスの厚さを、接着してはいけない個所に比較して薄くしたり、接着部分に対応する部分のみに電極を作ることによって生ずる電界強度の差、すなわち静電引力の差を利用して接着個所だけを接着する方法、及び加速度センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス基板と、Ｓi基板との接着は、通常ジョージウォーリス等(Ｇeorge Ｗallis and Ｄaniel I.Ｐoｍerantz(Journal of Ａpplied Ｐhysics,Ｖol 40,Ｎo.10,Ｓepteｍber,1969 :Ｒeceived ２ January 1969)が開示しているように、ガラス基板をガラスの軟化点に近い約 400℃に保持しながら、該ガラス基板と該Ｓi基板との間に約300Ｖの電圧を印加する構成によって行なわれていた。
【０００３】
しかしながら、上記従来例では同一のガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、それぞれ接着個所、及び非接着個所を意識的に選択しながら接着することは困難であり、かつ次の様な欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
(１)接着しない様に予め数μｍの深さの凹状部を意識的に形成したＳi基板あるいはガラス基板と、平面状のガラス基板あるいはＳi基板とのそれぞれの接着に於いて、これらの該ガラス基板と該Ｓi基板の接着面を互いに突き合せて陽極接合を行った場合、該凹部の深さが単位長さに対して小さい時、上記非接着個所となるべき該凹部で接着が余儀なく生ずる。
【０００５】
(２)ガラス基板及びＳi基板の表面は、微視的に見た場合、うねりあるいは凹凸の存在のため、完全に平滑でない。従って、接着してはいけない個所に予め数μｍの深さの凹状部を形成した場合に於いても、接着は最初に、希望通りに該凹状部以外の個所で均一にかつ同時に生ずるとは限らず、実際には該接着面同士の間隙が最も狭くなる個所で生ずる。すなわち、接着しない様に予め意識的に加工した該数μｍの深さの凹状部で、接着が余儀なく生ずる場合もある。
【０００６】
更に、非接着部として凹状部を意識的に形成した場合に於いても、上記該うねりあるいは凹凸の存在のために、まず、最初に該凹状部以外の個所で接着が生ずるとは限らず、該凹状部に於いても該ガラス基板と該Ｓi基板との間の間隙が小さい個所では接着が始まる場合もある。この様な場合、ガラス基板あるいはＳi基板のいずれか一方で、あるいは両方の基板で曲げモーメントを生ずる。該曲げモーメントによって、該凹部の周囲に位置している本来接着するべき表面での接着を妨げ、結果として、接触してはならない個所で接着を生じ、又接着するべき個所で接着を生じない現象が起きる。
【０００７】
(３)平板状のガラス基板と平板状のＳi基板との間の接着の時、接着面間隔の小さい個所で接着が生ずることから、もし接着が最初該接着基板面の外周部で生じた場合、該基板面の中心部で生じないことが多い。すなわち、接着ムラを生ずる。
【０００８】
一方、米国出願特許明細書第4,384,899号には次のことが記載されている。容量型圧力センサーエリメントの製作に於いて、窪みを設けた領域、すなわちメンブレンを形成した領域と該窪み領域の周囲を取り囲んでいる平面とから成っている表面を有するＳi基板の該平面をガラス(Ｐyrexガラス；7740)基板に陽極接合する場合、まず接合に先だってＳi基板上の該窪み領域に相対向しているガラス基板表面上に予め導電膜を成膜し、さらに該ガラス基板にスルーホールを形成し、その後該ガラス基板表面上の該導電膜と電気的に連結する様に該スルーホールの内面に導電膜を成膜する。そして、上記の該Ｓi基板に該ガラス基板を陽極接合する時、該スルーホールの入口に設けた電極を用いて、ガラス基板上の該導電膜と該Ｓi基板とを同電位にすることによって、Ｓi基板上の該メンブレンを湾曲することなく接合可能としている。
【０００９】
しかしながら、米国出願特許明細書第4,384,899号に記載のものでは次のような不都合が生ずる。
【００１０】
ガラス基板にスルーホールを形成し、かつスルーホール内に導電膜を形成しなければならないので、微小なエリメントを製作することは困難である。
【００１１】
又、米国出願特許明細書第4,875,134号には、次のことが記載されている。
【００１２】
容量型圧力センサーの製作に於いて、凹状のメンブレンを形成している領域と該凹状メンブレンの周囲を取り囲んでいる平面とから成っている表面を有するＳi基板の該平面をガラス基板に陽極接合する場合、まず接合に先だって、接合面に対して反対側のガラス基板表面上に該メンブレンに相対向している領域と該平面に相対向している領域の２つに接合面に直角なガラス壁で分割し、さらに該ガラス壁で分割したガラス基板上の２つの凹部内に該ガラス壁の高さまでＳiを埋め込む。
【００１３】
そして、Ｓi基板の該平面にガラス基板を陽極接合する時、Ｓi基板とＳi基板該平面に相対向している領域のガラス基板上の上記該ガラス壁で分割した埋め込みＳi層との間に電圧を印加することによって接合している。
【００１４】
しかしながら、米国出願特許明細書第4,875,134号に記載したのものでは次のような不都合が生ずる。
【００１５】
ガラス基板上に、ガラス壁から成る凹状部を形成し、さらに該凹状部内に該ガラス壁の高さまでＳi層を形成することは幾つかのプロセスを必要とし、かつ該メンブレンの面積を微小化して行った場合、製作上困難となる。
【００１６】
本発明はこれらの課題点を解決した選択陽極接合法及び全面陽極接合法を提案することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガラス基板と導電体基板との陽極接合に於いて、予め接着するべき個所のガラスの厚さを、接着しない個所に比較して薄く加工することによって、該接着物間に電圧を印加した時、すなわち陽極接合の時、接着するべき個所に電界強度を大きく作用させるものである。該接着物間の静電引力は、上記電界強度の増加に従って大きくなることから、接着面間の電界強度の違いは、同時に接着面間に作用する静電引力の大きさの違いとなる。そこで、ガラス基板と導電体基板との陽極接合の場合、接着するべき個所のガラス面を出来るだけ薄くなる様に、該ガラス面の背面を凹状に加工することによって、結果として該凹状個所での静電引力を他の平面個所に比較して増加させることが出来、これにより被接着基板面に於いて、該凹状個所のみを選択的に接着させるものである。
【００１８】
更に、本発明によればＳi基板とガラス基板との陽極接合に於いて、新たなアース電極を非接着個所にするべきガラス基板上に設けることにより、局所的な非接着個所を意識的に選択しながら接着する事を可能にするものである。すなわち、Ｓi基板とガラス基板との陽極接合に於いて、非接着部にするべき個所のガラス側基板の面上に新たに設けた電極とＳi基板との間を同電位にし、あるいは接着するべき個所のガラス側基板とＳi基板との間に、該Ｓi基板を陽極とした電圧を印加する事によって、それぞれ非接着個所あるいは接着個所を同一基板上に同時に形成する事が可能となる。
【００１９】
即ち、本発明は、
接合するべき領域と非接合にするべき領域とを有するガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを接合する選択陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面の反対面に接合領域に対応する凹部を形成することにより接合領域の前記ガラス基板の厚さを非接合領域よりも薄く形成すると共に反対面全面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加することにより、両基板間の接合するべき領域を選択的に接合させるもので、
凹部の深さが漸次変化することを含む。
【００２０】
また本発明は、ガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを全面にわたって接合する全面陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面と反対面に反対面上の少なくとも一方向に沿って中心方向に漸深の凹部を形成すると共に凹部を形成した反対面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加し、その後印加している電圧を増加するものである。
【００２１】
更に、本発明は、
接合するべき領域と非接合にするべき領域とを有するガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを接合する選択陽極接合法において、まず前記ガラス基板の非接合とするべき領域又は非接合とするべき領域に対応する反対面に電極を形成し、次いで両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記電極と導電体基板又は半導体基板とを同電位に保持しながらガラス基板と導電体基板又は半導体基板との間に電圧を印加することにより、両基板間の接合すべき領域を選択的に接合させる方法に関連し、電極が蒸着膜、箔膜、又は平板で形成された導電体であること、
電極の材料がＡl,Ａu,Ｍo,Ｗ,Ｃr,Ｓi,又はＩＴＯであること、
電極が非接合領域のガラス基板の全面に電気的に連結された、又は非接合領域のガラス基板の外周で電気的に連結されたものであることなどに関連する。
【００２２】
また、本発明は、
上面に照射光量の変化を検出して出力する変位検出固定センサーを配設した第１ガラス基板と、前記第１ガラス基板上に積重したシリコン基板であって前記基板には貫通孔を形成すると共に、前記貫通孔内に揺動自在に第１スリットを有する重り部を板バネ部を介して一体に形成してなるシリコン基板と、シリコン基板上に積重してなり第２スリットを有する第２ガラス基板とからなり、かつ固定センサーと第１スリットと第２スリットとを直線状に配設してなる加速度センサーに関連する。
【００２３】
更に、本発明は、
重りと、該重りの重心あるいは該重心の近傍を通る該重り面の法線上に、該法線に対して直角にそれぞれ短軸及び長軸を有するスリットを、該重りの重心あるいは該重心の近傍点を点対称とした該重りの外周端の２ケ所にそれぞれ該重りを支える板バネの一端を、そして該重りの重心あるいは該重心の近傍点を中心に該板バネの一端から角度225度の位置のＳi基板上に該板バネの他端を有する、すなわち前記２枚の板状バネで該重りを支える可動要素をそれぞれＳi基板上に一体で形成し、さらに一方のガラス基板の片面あるいは両面に遮光薄膜を成膜後上記該スリットを通過する光軸線上の該遮光薄膜面内にスリットを、他方のガラス基板の片面に遮光薄膜を、他の片面に上記該重りに形成した該スリットからの入射光に対して光導電性を示す薄膜すなわち加速度によって生ずる上記Ｓi基板上に形成した該スリットの変位に対応して電気抵抗変化を生ずる形状に該光導電性薄膜からなる固定センサーをそれぞれ形成し、これら該Ｓi基板を挟む様に上記２枚の該ガラス基板を互いに相対向した状態に、前記接合個所選択陽極接合法を用いて接着することによって、該光導電性薄膜から成る固定センサーの電気抵抗変化から前記重りに加わる加速度を検出する検出手段とを有することを特徴とする加速度センサーに関連する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明する。
【００２６】
(実施例１)
図１〜５は第１の本発明の実施例を示す。
【００２７】
これらの図に於いて、１はＳi基板、２はＳi基板１に加工した振り子、３はＳi基板１に加工して形成した振り子２の円弧運動中心となる軸梁(縦 10μｍ,横 15μｍの直方体状梁)、４はＳi基板１に加工した空隙、５はガラス基板、６はガラス基板５の非接着にするべき個所に加工した深さ３μｍの凹状の溝、７は６と同様に非接着にするべき個所のガラス基板５に加工した深さ３μｍの凹状の溝、８は接着するべき個所のガラス基板５に加工した溝(接着面までの厚さは 0.2ｍｍ)、10 は陽極接合時に電界を印加するため接着面に対して反対側のガラス５の表面に成膜した導電膜から成る電極、11 は針電極、12 は直流電源、13 はヒーター付プラテンである。
【００２８】
つぎに、上記構成に於いてＳi基板１とガラス基板５との接着をする前に、接着するべき個所と接着してはいけない個所との整合を、Ｓi基板１とガラス基板５との間で行なう。すなわちＳi基板１に加工した可動要素となる振り子２がガラス基板５に加工した溝６に相対向する様に、それぞれＳi基板１及びガラス基板５を突き合せる。次いで、プラテン 13 によって被接着物を 400℃に加熱保持した状態で、針電極 11 を薄膜電極 10 に電気的に連結し、直流電源 12 によってＳi基板１及びガラス基板５がそれぞれ陽極及び陰極になる様に電圧を印加する。
【００２９】
この操作によって、接着するべき個所、すなわち溝８のガラス表面と接着するべきＳi基板表面間の電界強度は、非接着とするべき個所と比較して大きくなる。従って、ガラス基板とＳi基板１との間で陽極接合を行なう場合、直流電源 12によって電圧を次第に増加して行くと、接着は最も大きな電界強度を生ずる溝８の個所で生ずる。そして、上記の様な操作によって接着するべき個所で接着が生じた時点で、ガラス基板５とＳi基板１との間に印加している電圧を一定に保持した場合、溝６及び溝７での接着(Ｓi基板１とガラス基板５との間の接着)を防止できる。すなわち、上記の電界差を利用することによって、選択した個所のみを陽極接合する事が可能となる。
【００３０】
なお、上記実施例においては被接着物を 400℃に加熱したがこれに限られない。
【００３１】
(実施例２)
図６,７は第２の本発明の実施例を示すものである。これらの図に於いて１はＳi基板、５はガラス基板、９はガラス基板５の中心近傍で最も薄く、外周で厚くなる凹状溝、10 はガラス基板５上の溝９の表面に成膜したＡl薄膜電極、11 はＡl薄膜電極 10 に電気的に連結している針電極、12 はガラス基板５とＳi基板１との間に電圧を印加するための直流電源、13 はヒータ付プラテンである。
【００３２】
つぎに上記構成に於いて、Ｓi基板１とガラス基板５とを接着をするに際しては、まずＳi基板１と溝９に対して反対側のガラス基板５との表面同士を互いに突き合せる。次いで、ヒーター付プラテン 13 によって該被接着物を 400℃に加熱及び保持しながら、直流電源 12 によってＳi基板１及びガラス基板５がそれぞれ陽極及び陰極になる様に電圧を印加し、そして直流電源 12 を操作して、該電圧を次第に増加して行く。従って、ガラス基板５とＳi基板１の接着面との間に生ずる電界強度は、該溝９の中心近傍で最も大きくなる。
【００３３】
電界強度の増加に従って静電引力は増加するため、該静電引力によって、接着は最初に、該溝９の中心近傍で生ずる。そして、該印加電圧を次第に増加して行くに従って、該接着は該接着基板の中心部から外周部へと進行して行く。この上記接着方法によって、すなわち接着は該接着物の中心部でまず生じ、次第に外周方向に向かって生ずることから、該中心部分での接着漏れを防止することが可能となり、結果として、全面に渡って一様な接着を容易な操作で行なうことが出来る。
【００３４】
(参考例１)
図８〜10は本発明の関連発明に係る参考例を示すものである。
【００３５】
図８は本関連発明の特徴を最も良く表わす図面であり、図９及び図10は図８に於けるそれぞれＡ矢視図及びＢ矢視図である。上記のこれらの図に於いて、21は接着用Ｓi基板、22はＳi基板21に加工した円弧運動する振り子、23は振り子22の軸梁、24は空隙、25はガラス(パイレックス #7740)基板、26はガラス基板25に加工した深さ３μｍの凹状の溝、27はＳi基板21とガラス基板25を陽極接合する場合の非接着個所であるところの溝26の直上のガラス基板25の表面に電気的に連結しており、溝26の大きさと同等な、かつ同様な形状を有するアース電極である。28はヒータ付プラテン、29は陽極接合用直流電源、30はガラス基板25の表面に接触し、電気的に連結している針電極、31はアース電極27に接触し、電気的に連結している針電極である。
【００３６】
つぎに上記構成に於いて、両基板 22，25 の接合を説明する。まず、プラテン 28 によりＳi基板 21 及びガラス基板 25 を 400℃に加熱後、針状電極 30 を介して電源 29 によってＳi基板 21 とガラス基板 25 との間に電圧を印加する。一方、同時に針状電極 31 を介してアース電極 27 をＳi基板 21 と同電位になる様にする。すなわち本実施例の場合、アースに接続する。この状態で直流電源 29 を 200Ｖで 10分間保持したところ、接着してはならない個所、すなわち溝 26 の個所以外の全ての個所で希望通りに接着した。
【００３７】
本陽極接合過程に於いて、振り子 22 とガラスの溝 26 との間での接着は生じなく、かつ可動要素とするべき軸梁 23 の破損もなく、期待通りの接着が可能であった。すなわち、アース電極 27 によって、ガラス溝 26 と振り子 22 との間に静電引力が作用しない効果が認められた。本方法によって、軸梁 23 の径が極めて微小(縦 10μｍ、横 15μｍ)な振り子 22 を有するＳi基板 21 とガラス基板 25 との間の接着を、各要素を破壊することなくできた。尚、アース電極 27 は、薄板ガラス板にアルミホイールを巻いたものを使用したが、必ずしもアルミホールである必要はなく、上記のアース電極としての作用をする導電膜(例えば、Ａl,Ａu,Ｍo,Ｗ,Ｃr,Ｓi薄膜、ＩＴＯ透明膜)であっても良い。更に、形成方法として蒸着法等も用いられる。
【００３８】
(参考例２)
図11，12は前記関連発明の他の形態に係る参考例を示すものである。図11は本参考例の特徴を最も良く表わす図面であり、図12は図11のＣ矢視図である。上記のこれらの図に於いて、21はＳi基板、25は深さ３μｍの溝26を有するガラス基板、27はアース電極で、Ｓi基板21とガラス基板25を陽極接合する場合の非接着個所であるところの溝26の直上のガラス基板25の表面に電気的に連結し、溝26の大きさと同等な、かつ同様な形状を有する。28はヒータ付プラテン、29は陽極接合用直流電源、30はガラス基板25の表面に接触し、電気的に連結している針電極、31，32，33はそれぞれアース電極27に接触し、電気的に連結している針電極である。
【００３９】
つぎに、上記構成に於いて、プラテン28によりＳi基板21及びガラス基板25を400℃に加熱し、保持しながら電源29によってＳi基板21とガラス基板25の表面との間に針状電極30を介して電圧を印加する。一方、同時に針状電極31を介してアース電極27をＳi基板21と同電位にする。すなわち、本参考例の場合、アースに接続する。この状態で直流電源29を200Ｖに10分間保持したところ、接着してはならない個所、すなわち溝26の個所以外の全ての平面で基板21，25は接着した。
【００４０】
これに対し、アース電極 27 及び針電極 31，32，33 を取り外した以外は上記と同様に操作した場合、該Ｓi基板と該ガラス基板との陽極接合に於いて、接着してはならない溝６で接着が余儀なく生じた。すなわち、非接着にするべき個所で接着を生じた事になる。このため、ガラス基板 25 は波状に反り返り、結果として接着するべき個所で接着出来ない現象も同時に生じた。
【００４１】
従って該アース電極の使用により、接着してはならない個所と接着するべき個所とを事前に選択する、すなわち選択的な接着が可能であった。
【００４２】
(参考例３)
図13〜17は前記関連発明を用いた加速度センサーの例を示すもので、図13はこの加速度センサーの特徴を最も良く表わす図面であり、図14は図13のＤ矢視図であり、図15は図13のＦ矢視図であり、図16は図13のＥ矢視図であり図17は信号のピック・アップを表わす図である。上記のこれらの図に於いて101はＳi基板、102はＳi基板101に形成した重り部、103は重り部102の梁を形成する板バネ部、104は重り部102及び板バネ部103を形成した時に生ずる空隙である。105及び106は第１及び第２ガラス基板(パイレックス #7740)である。
【００４３】
107 はアース電極で、Ｓi基板 101 とガラス基板 106 とをそれぞれ陽極接合する(Ｓi基板 101 と第１ガラス基板 105 を接合、その後第２ガラス基板 106 とＳi基板 101 を接合する。)時、非接着個所であるところの溝 115 の直上の第２ガラス基板 106 の表面に電気的に連結しており、溝 115 の大きさと同等な、かつ同様な形状を有する。110 は第２ガラス基板 106 の表面に接触し、電気的に連結している針電極、111 はアース電極 107 に接触し、電気的に連結している針電極、114 は第２ガラス基板 106 の下面に成膜した遮光用金属薄膜(蒸着Ａl膜)、115 は溝で、Ｓi基板 101 とガラス基板 105，106 とを接着する場合、接着してはいけない部分であるところの可動部、すなわち重り部 102 と梁であるバネ板 103 がガラス基板に接着しない様に、Ｓi基板 101 に設けたものである。溝 116 は重り部 102 の中央部に設けた深溝である。
【００４４】
117 は第２ガラス板 106 の上面にある細長い光導入用の第２スリットで、遮光用金属薄膜 114 に対して反対側の表面上のアース電極 107 の中央部に形成してある。118 は遮光用金属薄膜 114 の中央部に形成した小さな細長い形状の光導入用スリットである。119 は重り部 102 の中央部に形成した小さな細長い形状の光導入用第１スリットであり、尚重り部 102 が静止状態の時、上記の 117，118，119 の各スリットは入射光の光軸が一致する位置にある。
【００４５】
図15 において、120，121，122，123 はいずれも光導電薄膜(ＣdＳ)である。124，125，126，127，128，129，130，131 は導電体から成る電極である。また、図17 中 132 は交流電源であり、133 は各光電変換薄膜 120，121，122，123 によってブリッジ回路を組んだ場合の出力を検出する電圧計である。なお、図15，16 中a〜hは各光電変換膜 120〜123 の端子である。
【００４６】
次に、上記構成に於いて、図13 に見る様な紙面に平行な加速度αxが生じた時、重り部 102 は次の様な力Ｆを受ける。すなわち、
Ｆ＝ｍα ────(１)
ここで、Ｆ:重り部 102 が受ける力、ｍ:重り部 102 の質量、α:重り部 102 が受ける加速度、重り部が受ける力Ｆは、重り部が受ける加速度αの方向に対して反対方向に作用する。そこで、今図 14 に見る様に加速度αxによって重り部 102 に生じた力Ｆxにより、重り部 102 の変位ξxは力Ｆxの方向に生じ次の様になる。すなわち、
Ｆx＝kxξx────(２)
【００４７】
ここで、kx:図14 に於いてＸ軸方向の変位によって生ずるバネ板 103 のバネ定数。従って、図16 に見る様に重り部 102 に形成したスリット 119 がＸ軸方向にξxだけ変位することによって、それぞれ光導電薄膜 120，122 の電気抵抗は大きく、光導電薄膜 121，123 の電気抵抗は小さくなるため、図17 に於ける光導電薄膜 121，122，123，124 によって構成したブリッジ回路の出力電圧は、加速度αxの増加と共に大きくなる。すなわち、
Ｖx ∝ αx─────(３)
ここで、Ｖx:加速度αxによって生じた出力電圧。
【００４８】
今、上記の加速度センサーを２個用いる事によって、すなわちＸ方向の加速度αx及びＹ方向の加速度αyを同時に検出することによって、Ｘ-Ｙ平面内の加速度αxyを求める事ができる。すなわち、
αxy＝(αx 2+αy 2)1/2─────(４)
本実施例に於いて、厚さ 0.53ｍｍのＳi基板に６ｍｍ×６ｍｍ×0.5ｍｍ寸法の重り部及び断面形状が 0.1ｍｍ×0.5ｍｍのバネ板を形成した場合、Ｘ軸方向の加速度αx＝10Ｇの時、約200ｍＶの出力電圧の変化を得た。
【００４９】
なお、上記実施例において光量変化の検出に上記構成のセンサーを用いたがこれに限られず各種の光センサーを使用することができ、更に、電圧の検出も上記回路に限られるものではない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した様に、第１の発明においてはガラス基板と導電体との陽極接合に於いて、ガラス基板の厚さを接着個所で薄く、あるいは接着してはいけない個所で厚く加工することにより、同一電圧を印加した時被接着物間に働く静電引力をそれぞれ大きく、あるいは小さく作用させることができ、このため選択した個所のみを接着できる効果がある。
【００５１】
さらに、第２の発明においてはガラス基板と導電体との間で全面に渡って陽極接合する場合、ガラス基板の厚さを接着面の中心近傍で薄くなる様に、あるいは外周部で厚くなる様に加工することにより、(すなわち、ガラス基板を凹状に加工することによって)印加電圧を次第に増加して行った場合、被接着物間に働く静電引力が該接着基板の中心近傍で最も大きく、そして半径方向である外周部に進むに従って次第に小さくなる様に作用させることが可能となり、該接着が中心から外周部に向って次第に連続的に生ずるので接着ムラを防止する効果がある。
【００５２】
また、関連する発明においては、(１)ガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、非接着とするべき個所のガラス基板表面上に電極を形成し、該電極とＳi基板との間の電位を零に保持しながら陽極接合することによって、非接着個所及び接着個所を意識的に選択することを可能にする効果がある。
【００５３】
(２)意識的に凹形状の溝を有したガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、凹形状溝部を非接着個所、及び他の平面個所を接着個所とする場合、非接着個所のガラス基板表面上に、ガラス基板とＳi基板間を同電位にするような電極あるいは電極膜を構成することによって、陽極接合後、被接着部材の曲げモーメントによる歪、あるいは引張りによる要素の破壊等を防止できる効果がある。
【００５４】
更に、本発明並びに関連発明の接合個所選択陽極接合法を用いて製造した加速度センサにおいては、微細に構成したので、微小な加速度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の本発明を実施して基板を接合している状態を示す説明図である。
【図２】 図１中の矢印Ａ方向断面平面図である。
【図３】 図１中の矢印Ｂ方向断面平面図である。
【図４】 図１中の矢印Ｃ方向断面平面図である。
【図５】 図１の第２基板を除去した状態を示す斜視図である。
【図６】 第２の本発明を実施している状態を示す説明図である。
【図７】 図６中の矢印Ｅ方向断面平面図である。
【図８】 本発明の関連発明を実施して基板を接合している状態を示す説明図である。
【図９】 図８中の矢印Ａ方向断面平面図である。
【図１０】 図８中の矢印Ｂ方向断面平面図である。
【図１１】 本発明の関連発明の他の実施状態を示す説明図である。
【図１２】 図11中の矢印Ｃ方向断面平面図である。
【図１３】 本発明の関連発明の接合個所選択陽極接合法を用いて製造した加速度センサの例を示す断面側面図である。
【図１４】 図13中の矢印Ｄ方向断面平面図である。
【図１５】 図13中の矢印Ｆ方向部分断面平面図である。
【図１６】 図13中の矢印Ｅ方向部分断面平面図である。
【図１７】 図13中のセンサ部の出力回路の一例を示す配線図である。
【符号の説明】
１ Ｓi基板
２ 振り子
３ 軸梁
４ 空隙
５ ガラス基板
６ 溝
７ 溝
８ 溝
９ 溝
10 電極
11 針電極
12 直流電源
13 ヒータ付プラテン
21 Ｓi基板
22 振り子
23 軸梁
24 空隙
25 ガラス基板
26 溝
27 アース電極
28 ヒータ付プラテン
29 直流電源
30,31,32,33 針電極
101 Ｓi基板
102 重り部
103 バネ板部
104 空隙
105 第１ガラス基板
106 第２ガラス基板
107 アース電極
108 ヒータ付プラテン
110 針電極
111 針電極
117 第２スリット
119 第１スリット
【発明の属する技術分野】
本発明はガラス基板と導電体基板との陽極接合に於いて、接着するべき個所のガラスの厚さを、接着してはいけない個所に比較して薄くしたり、接着部分に対応する部分のみに電極を作ることによって生ずる電界強度の差、すなわち静電引力の差を利用して接着個所だけを接着する方法、及び加速度センサーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ガラス基板と、Ｓi基板との接着は、通常ジョージウォーリス等(Ｇeorge Ｗallis and Ｄaniel I.Ｐoｍerantz(Journal of Ａpplied Ｐhysics,Ｖol 40,Ｎo.10,Ｓepteｍber,1969 :Ｒeceived ２ January 1969)が開示しているように、ガラス基板をガラスの軟化点に近い約 400℃に保持しながら、該ガラス基板と該Ｓi基板との間に約300Ｖの電圧を印加する構成によって行なわれていた。
【０００３】
しかしながら、上記従来例では同一のガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、それぞれ接着個所、及び非接着個所を意識的に選択しながら接着することは困難であり、かつ次の様な欠点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
(１)接着しない様に予め数μｍの深さの凹状部を意識的に形成したＳi基板あるいはガラス基板と、平面状のガラス基板あるいはＳi基板とのそれぞれの接着に於いて、これらの該ガラス基板と該Ｓi基板の接着面を互いに突き合せて陽極接合を行った場合、該凹部の深さが単位長さに対して小さい時、上記非接着個所となるべき該凹部で接着が余儀なく生ずる。
【０００５】
(２)ガラス基板及びＳi基板の表面は、微視的に見た場合、うねりあるいは凹凸の存在のため、完全に平滑でない。従って、接着してはいけない個所に予め数μｍの深さの凹状部を形成した場合に於いても、接着は最初に、希望通りに該凹状部以外の個所で均一にかつ同時に生ずるとは限らず、実際には該接着面同士の間隙が最も狭くなる個所で生ずる。すなわち、接着しない様に予め意識的に加工した該数μｍの深さの凹状部で、接着が余儀なく生ずる場合もある。
【０００６】
更に、非接着部として凹状部を意識的に形成した場合に於いても、上記該うねりあるいは凹凸の存在のために、まず、最初に該凹状部以外の個所で接着が生ずるとは限らず、該凹状部に於いても該ガラス基板と該Ｓi基板との間の間隙が小さい個所では接着が始まる場合もある。この様な場合、ガラス基板あるいはＳi基板のいずれか一方で、あるいは両方の基板で曲げモーメントを生ずる。該曲げモーメントによって、該凹部の周囲に位置している本来接着するべき表面での接着を妨げ、結果として、接触してはならない個所で接着を生じ、又接着するべき個所で接着を生じない現象が起きる。
【０００７】
(３)平板状のガラス基板と平板状のＳi基板との間の接着の時、接着面間隔の小さい個所で接着が生ずることから、もし接着が最初該接着基板面の外周部で生じた場合、該基板面の中心部で生じないことが多い。すなわち、接着ムラを生ずる。
【０００８】
一方、米国出願特許明細書第4,384,899号には次のことが記載されている。容量型圧力センサーエリメントの製作に於いて、窪みを設けた領域、すなわちメンブレンを形成した領域と該窪み領域の周囲を取り囲んでいる平面とから成っている表面を有するＳi基板の該平面をガラス(Ｐyrexガラス；7740)基板に陽極接合する場合、まず接合に先だってＳi基板上の該窪み領域に相対向しているガラス基板表面上に予め導電膜を成膜し、さらに該ガラス基板にスルーホールを形成し、その後該ガラス基板表面上の該導電膜と電気的に連結する様に該スルーホールの内面に導電膜を成膜する。そして、上記の該Ｓi基板に該ガラス基板を陽極接合する時、該スルーホールの入口に設けた電極を用いて、ガラス基板上の該導電膜と該Ｓi基板とを同電位にすることによって、Ｓi基板上の該メンブレンを湾曲することなく接合可能としている。
【０００９】
しかしながら、米国出願特許明細書第4,384,899号に記載のものでは次のような不都合が生ずる。
【００１０】
ガラス基板にスルーホールを形成し、かつスルーホール内に導電膜を形成しなければならないので、微小なエリメントを製作することは困難である。
【００１１】
又、米国出願特許明細書第4,875,134号には、次のことが記載されている。
【００１２】
容量型圧力センサーの製作に於いて、凹状のメンブレンを形成している領域と該凹状メンブレンの周囲を取り囲んでいる平面とから成っている表面を有するＳi基板の該平面をガラス基板に陽極接合する場合、まず接合に先だって、接合面に対して反対側のガラス基板表面上に該メンブレンに相対向している領域と該平面に相対向している領域の２つに接合面に直角なガラス壁で分割し、さらに該ガラス壁で分割したガラス基板上の２つの凹部内に該ガラス壁の高さまでＳiを埋め込む。
【００１３】
そして、Ｓi基板の該平面にガラス基板を陽極接合する時、Ｓi基板とＳi基板該平面に相対向している領域のガラス基板上の上記該ガラス壁で分割した埋め込みＳi層との間に電圧を印加することによって接合している。
【００１４】
しかしながら、米国出願特許明細書第4,875,134号に記載したのものでは次のような不都合が生ずる。
【００１５】
ガラス基板上に、ガラス壁から成る凹状部を形成し、さらに該凹状部内に該ガラス壁の高さまでＳi層を形成することは幾つかのプロセスを必要とし、かつ該メンブレンの面積を微小化して行った場合、製作上困難となる。
【００１６】
本発明はこれらの課題点を解決した選択陽極接合法及び全面陽極接合法を提案することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、ガラス基板と導電体基板との陽極接合に於いて、予め接着するべき個所のガラスの厚さを、接着しない個所に比較して薄く加工することによって、該接着物間に電圧を印加した時、すなわち陽極接合の時、接着するべき個所に電界強度を大きく作用させるものである。該接着物間の静電引力は、上記電界強度の増加に従って大きくなることから、接着面間の電界強度の違いは、同時に接着面間に作用する静電引力の大きさの違いとなる。そこで、ガラス基板と導電体基板との陽極接合の場合、接着するべき個所のガラス面を出来るだけ薄くなる様に、該ガラス面の背面を凹状に加工することによって、結果として該凹状個所での静電引力を他の平面個所に比較して増加させることが出来、これにより被接着基板面に於いて、該凹状個所のみを選択的に接着させるものである。
【００１８】
更に、本発明によればＳi基板とガラス基板との陽極接合に於いて、新たなアース電極を非接着個所にするべきガラス基板上に設けることにより、局所的な非接着個所を意識的に選択しながら接着する事を可能にするものである。すなわち、Ｓi基板とガラス基板との陽極接合に於いて、非接着部にするべき個所のガラス側基板の面上に新たに設けた電極とＳi基板との間を同電位にし、あるいは接着するべき個所のガラス側基板とＳi基板との間に、該Ｓi基板を陽極とした電圧を印加する事によって、それぞれ非接着個所あるいは接着個所を同一基板上に同時に形成する事が可能となる。
【００１９】
即ち、本発明は、
接合するべき領域と非接合にするべき領域とを有するガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを接合する選択陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面の反対面に接合領域に対応する凹部を形成することにより接合領域の前記ガラス基板の厚さを非接合領域よりも薄く形成すると共に反対面全面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加することにより、両基板間の接合するべき領域を選択的に接合させるもので、
凹部の深さが漸次変化することを含む。
【００２０】
また本発明は、ガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを全面にわたって接合する全面陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面と反対面に反対面上の少なくとも一方向に沿って中心方向に漸深の凹部を形成すると共に凹部を形成した反対面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加し、その後印加している電圧を増加するものである。
【００２１】
更に、本発明は、
接合するべき領域と非接合にするべき領域とを有するガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを接合する選択陽極接合法において、まず前記ガラス基板の非接合とするべき領域又は非接合とするべき領域に対応する反対面に電極を形成し、次いで両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記電極と導電体基板又は半導体基板とを同電位に保持しながらガラス基板と導電体基板又は半導体基板との間に電圧を印加することにより、両基板間の接合すべき領域を選択的に接合させる方法に関連し、電極が蒸着膜、箔膜、又は平板で形成された導電体であること、
電極の材料がＡl,Ａu,Ｍo,Ｗ,Ｃr,Ｓi,又はＩＴＯであること、
電極が非接合領域のガラス基板の全面に電気的に連結された、又は非接合領域のガラス基板の外周で電気的に連結されたものであることなどに関連する。
【００２２】
また、本発明は、
上面に照射光量の変化を検出して出力する変位検出固定センサーを配設した第１ガラス基板と、前記第１ガラス基板上に積重したシリコン基板であって前記基板には貫通孔を形成すると共に、前記貫通孔内に揺動自在に第１スリットを有する重り部を板バネ部を介して一体に形成してなるシリコン基板と、シリコン基板上に積重してなり第２スリットを有する第２ガラス基板とからなり、かつ固定センサーと第１スリットと第２スリットとを直線状に配設してなる加速度センサーに関連する。
【００２３】
更に、本発明は、
重りと、該重りの重心あるいは該重心の近傍を通る該重り面の法線上に、該法線に対して直角にそれぞれ短軸及び長軸を有するスリットを、該重りの重心あるいは該重心の近傍点を点対称とした該重りの外周端の２ケ所にそれぞれ該重りを支える板バネの一端を、そして該重りの重心あるいは該重心の近傍点を中心に該板バネの一端から角度225度の位置のＳi基板上に該板バネの他端を有する、すなわち前記２枚の板状バネで該重りを支える可動要素をそれぞれＳi基板上に一体で形成し、さらに一方のガラス基板の片面あるいは両面に遮光薄膜を成膜後上記該スリットを通過する光軸線上の該遮光薄膜面内にスリットを、他方のガラス基板の片面に遮光薄膜を、他の片面に上記該重りに形成した該スリットからの入射光に対して光導電性を示す薄膜すなわち加速度によって生ずる上記Ｓi基板上に形成した該スリットの変位に対応して電気抵抗変化を生ずる形状に該光導電性薄膜からなる固定センサーをそれぞれ形成し、これら該Ｓi基板を挟む様に上記２枚の該ガラス基板を互いに相対向した状態に、前記接合個所選択陽極接合法を用いて接着することによって、該光導電性薄膜から成る固定センサーの電気抵抗変化から前記重りに加わる加速度を検出する検出手段とを有することを特徴とする加速度センサーに関連する。
【００２４】
【発明の実施の形態】
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例につき、図面を参照して説明する。
【００２６】
(実施例１)
図１〜５は第１の本発明の実施例を示す。
【００２７】
これらの図に於いて、１はＳi基板、２はＳi基板１に加工した振り子、３はＳi基板１に加工して形成した振り子２の円弧運動中心となる軸梁(縦 10μｍ,横 15μｍの直方体状梁)、４はＳi基板１に加工した空隙、５はガラス基板、６はガラス基板５の非接着にするべき個所に加工した深さ３μｍの凹状の溝、７は６と同様に非接着にするべき個所のガラス基板５に加工した深さ３μｍの凹状の溝、８は接着するべき個所のガラス基板５に加工した溝(接着面までの厚さは 0.2ｍｍ)、10 は陽極接合時に電界を印加するため接着面に対して反対側のガラス５の表面に成膜した導電膜から成る電極、11 は針電極、12 は直流電源、13 はヒーター付プラテンである。
【００２８】
つぎに、上記構成に於いてＳi基板１とガラス基板５との接着をする前に、接着するべき個所と接着してはいけない個所との整合を、Ｓi基板１とガラス基板５との間で行なう。すなわちＳi基板１に加工した可動要素となる振り子２がガラス基板５に加工した溝６に相対向する様に、それぞれＳi基板１及びガラス基板５を突き合せる。次いで、プラテン 13 によって被接着物を 400℃に加熱保持した状態で、針電極 11 を薄膜電極 10 に電気的に連結し、直流電源 12 によってＳi基板１及びガラス基板５がそれぞれ陽極及び陰極になる様に電圧を印加する。
【００２９】
この操作によって、接着するべき個所、すなわち溝８のガラス表面と接着するべきＳi基板表面間の電界強度は、非接着とするべき個所と比較して大きくなる。従って、ガラス基板とＳi基板１との間で陽極接合を行なう場合、直流電源 12によって電圧を次第に増加して行くと、接着は最も大きな電界強度を生ずる溝８の個所で生ずる。そして、上記の様な操作によって接着するべき個所で接着が生じた時点で、ガラス基板５とＳi基板１との間に印加している電圧を一定に保持した場合、溝６及び溝７での接着(Ｓi基板１とガラス基板５との間の接着)を防止できる。すなわち、上記の電界差を利用することによって、選択した個所のみを陽極接合する事が可能となる。
【００３０】
なお、上記実施例においては被接着物を 400℃に加熱したがこれに限られない。
【００３１】
(実施例２)
図６,７は第２の本発明の実施例を示すものである。これらの図に於いて１はＳi基板、５はガラス基板、９はガラス基板５の中心近傍で最も薄く、外周で厚くなる凹状溝、10 はガラス基板５上の溝９の表面に成膜したＡl薄膜電極、11 はＡl薄膜電極 10 に電気的に連結している針電極、12 はガラス基板５とＳi基板１との間に電圧を印加するための直流電源、13 はヒータ付プラテンである。
【００３２】
つぎに上記構成に於いて、Ｓi基板１とガラス基板５とを接着をするに際しては、まずＳi基板１と溝９に対して反対側のガラス基板５との表面同士を互いに突き合せる。次いで、ヒーター付プラテン 13 によって該被接着物を 400℃に加熱及び保持しながら、直流電源 12 によってＳi基板１及びガラス基板５がそれぞれ陽極及び陰極になる様に電圧を印加し、そして直流電源 12 を操作して、該電圧を次第に増加して行く。従って、ガラス基板５とＳi基板１の接着面との間に生ずる電界強度は、該溝９の中心近傍で最も大きくなる。
【００３３】
電界強度の増加に従って静電引力は増加するため、該静電引力によって、接着は最初に、該溝９の中心近傍で生ずる。そして、該印加電圧を次第に増加して行くに従って、該接着は該接着基板の中心部から外周部へと進行して行く。この上記接着方法によって、すなわち接着は該接着物の中心部でまず生じ、次第に外周方向に向かって生ずることから、該中心部分での接着漏れを防止することが可能となり、結果として、全面に渡って一様な接着を容易な操作で行なうことが出来る。
【００３４】
(参考例１)
図８〜10は本発明の関連発明に係る参考例を示すものである。
【００３５】
図８は本関連発明の特徴を最も良く表わす図面であり、図９及び図10は図８に於けるそれぞれＡ矢視図及びＢ矢視図である。上記のこれらの図に於いて、21は接着用Ｓi基板、22はＳi基板21に加工した円弧運動する振り子、23は振り子22の軸梁、24は空隙、25はガラス(パイレックス #7740)基板、26はガラス基板25に加工した深さ３μｍの凹状の溝、27はＳi基板21とガラス基板25を陽極接合する場合の非接着個所であるところの溝26の直上のガラス基板25の表面に電気的に連結しており、溝26の大きさと同等な、かつ同様な形状を有するアース電極である。28はヒータ付プラテン、29は陽極接合用直流電源、30はガラス基板25の表面に接触し、電気的に連結している針電極、31はアース電極27に接触し、電気的に連結している針電極である。
【００３６】
つぎに上記構成に於いて、両基板 22，25 の接合を説明する。まず、プラテン 28 によりＳi基板 21 及びガラス基板 25 を 400℃に加熱後、針状電極 30 を介して電源 29 によってＳi基板 21 とガラス基板 25 との間に電圧を印加する。一方、同時に針状電極 31 を介してアース電極 27 をＳi基板 21 と同電位になる様にする。すなわち本実施例の場合、アースに接続する。この状態で直流電源 29 を 200Ｖで 10分間保持したところ、接着してはならない個所、すなわち溝 26 の個所以外の全ての個所で希望通りに接着した。
【００３７】
本陽極接合過程に於いて、振り子 22 とガラスの溝 26 との間での接着は生じなく、かつ可動要素とするべき軸梁 23 の破損もなく、期待通りの接着が可能であった。すなわち、アース電極 27 によって、ガラス溝 26 と振り子 22 との間に静電引力が作用しない効果が認められた。本方法によって、軸梁 23 の径が極めて微小(縦 10μｍ、横 15μｍ)な振り子 22 を有するＳi基板 21 とガラス基板 25 との間の接着を、各要素を破壊することなくできた。尚、アース電極 27 は、薄板ガラス板にアルミホイールを巻いたものを使用したが、必ずしもアルミホールである必要はなく、上記のアース電極としての作用をする導電膜(例えば、Ａl,Ａu,Ｍo,Ｗ,Ｃr,Ｓi薄膜、ＩＴＯ透明膜)であっても良い。更に、形成方法として蒸着法等も用いられる。
【００３８】
(参考例２)
図11，12は前記関連発明の他の形態に係る参考例を示すものである。図11は本参考例の特徴を最も良く表わす図面であり、図12は図11のＣ矢視図である。上記のこれらの図に於いて、21はＳi基板、25は深さ３μｍの溝26を有するガラス基板、27はアース電極で、Ｓi基板21とガラス基板25を陽極接合する場合の非接着個所であるところの溝26の直上のガラス基板25の表面に電気的に連結し、溝26の大きさと同等な、かつ同様な形状を有する。28はヒータ付プラテン、29は陽極接合用直流電源、30はガラス基板25の表面に接触し、電気的に連結している針電極、31，32，33はそれぞれアース電極27に接触し、電気的に連結している針電極である。
【００３９】
つぎに、上記構成に於いて、プラテン28によりＳi基板21及びガラス基板25を400℃に加熱し、保持しながら電源29によってＳi基板21とガラス基板25の表面との間に針状電極30を介して電圧を印加する。一方、同時に針状電極31を介してアース電極27をＳi基板21と同電位にする。すなわち、本参考例の場合、アースに接続する。この状態で直流電源29を200Ｖに10分間保持したところ、接着してはならない個所、すなわち溝26の個所以外の全ての平面で基板21，25は接着した。
【００４０】
これに対し、アース電極 27 及び針電極 31，32，33 を取り外した以外は上記と同様に操作した場合、該Ｓi基板と該ガラス基板との陽極接合に於いて、接着してはならない溝６で接着が余儀なく生じた。すなわち、非接着にするべき個所で接着を生じた事になる。このため、ガラス基板 25 は波状に反り返り、結果として接着するべき個所で接着出来ない現象も同時に生じた。
【００４１】
従って該アース電極の使用により、接着してはならない個所と接着するべき個所とを事前に選択する、すなわち選択的な接着が可能であった。
【００４２】
(参考例３)
図13〜17は前記関連発明を用いた加速度センサーの例を示すもので、図13はこの加速度センサーの特徴を最も良く表わす図面であり、図14は図13のＤ矢視図であり、図15は図13のＦ矢視図であり、図16は図13のＥ矢視図であり図17は信号のピック・アップを表わす図である。上記のこれらの図に於いて101はＳi基板、102はＳi基板101に形成した重り部、103は重り部102の梁を形成する板バネ部、104は重り部102及び板バネ部103を形成した時に生ずる空隙である。105及び106は第１及び第２ガラス基板(パイレックス #7740)である。
【００４３】
107 はアース電極で、Ｓi基板 101 とガラス基板 106 とをそれぞれ陽極接合する(Ｓi基板 101 と第１ガラス基板 105 を接合、その後第２ガラス基板 106 とＳi基板 101 を接合する。)時、非接着個所であるところの溝 115 の直上の第２ガラス基板 106 の表面に電気的に連結しており、溝 115 の大きさと同等な、かつ同様な形状を有する。110 は第２ガラス基板 106 の表面に接触し、電気的に連結している針電極、111 はアース電極 107 に接触し、電気的に連結している針電極、114 は第２ガラス基板 106 の下面に成膜した遮光用金属薄膜(蒸着Ａl膜)、115 は溝で、Ｓi基板 101 とガラス基板 105，106 とを接着する場合、接着してはいけない部分であるところの可動部、すなわち重り部 102 と梁であるバネ板 103 がガラス基板に接着しない様に、Ｓi基板 101 に設けたものである。溝 116 は重り部 102 の中央部に設けた深溝である。
【００４４】
117 は第２ガラス板 106 の上面にある細長い光導入用の第２スリットで、遮光用金属薄膜 114 に対して反対側の表面上のアース電極 107 の中央部に形成してある。118 は遮光用金属薄膜 114 の中央部に形成した小さな細長い形状の光導入用スリットである。119 は重り部 102 の中央部に形成した小さな細長い形状の光導入用第１スリットであり、尚重り部 102 が静止状態の時、上記の 117，118，119 の各スリットは入射光の光軸が一致する位置にある。
【００４５】
図15 において、120，121，122，123 はいずれも光導電薄膜(ＣdＳ)である。124，125，126，127，128，129，130，131 は導電体から成る電極である。また、図17 中 132 は交流電源であり、133 は各光電変換薄膜 120，121，122，123 によってブリッジ回路を組んだ場合の出力を検出する電圧計である。なお、図15，16 中a〜hは各光電変換膜 120〜123 の端子である。
【００４６】
次に、上記構成に於いて、図13 に見る様な紙面に平行な加速度αxが生じた時、重り部 102 は次の様な力Ｆを受ける。すなわち、
Ｆ＝ｍα ────(１)
ここで、Ｆ:重り部 102 が受ける力、ｍ:重り部 102 の質量、α:重り部 102 が受ける加速度、重り部が受ける力Ｆは、重り部が受ける加速度αの方向に対して反対方向に作用する。そこで、今図 14 に見る様に加速度αxによって重り部 102 に生じた力Ｆxにより、重り部 102 の変位ξxは力Ｆxの方向に生じ次の様になる。すなわち、
Ｆx＝kxξx────(２)
【００４７】
ここで、kx:図14 に於いてＸ軸方向の変位によって生ずるバネ板 103 のバネ定数。従って、図16 に見る様に重り部 102 に形成したスリット 119 がＸ軸方向にξxだけ変位することによって、それぞれ光導電薄膜 120，122 の電気抵抗は大きく、光導電薄膜 121，123 の電気抵抗は小さくなるため、図17 に於ける光導電薄膜 121，122，123，124 によって構成したブリッジ回路の出力電圧は、加速度αxの増加と共に大きくなる。すなわち、
Ｖx ∝ αx─────(３)
ここで、Ｖx:加速度αxによって生じた出力電圧。
【００４８】
今、上記の加速度センサーを２個用いる事によって、すなわちＸ方向の加速度αx及びＹ方向の加速度αyを同時に検出することによって、Ｘ-Ｙ平面内の加速度αxyを求める事ができる。すなわち、
αxy＝(αx 2+αy 2)1/2─────(４)
本実施例に於いて、厚さ 0.53ｍｍのＳi基板に６ｍｍ×６ｍｍ×0.5ｍｍ寸法の重り部及び断面形状が 0.1ｍｍ×0.5ｍｍのバネ板を形成した場合、Ｘ軸方向の加速度αx＝10Ｇの時、約200ｍＶの出力電圧の変化を得た。
【００４９】
なお、上記実施例において光量変化の検出に上記構成のセンサーを用いたがこれに限られず各種の光センサーを使用することができ、更に、電圧の検出も上記回路に限られるものではない。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明した様に、第１の発明においてはガラス基板と導電体との陽極接合に於いて、ガラス基板の厚さを接着個所で薄く、あるいは接着してはいけない個所で厚く加工することにより、同一電圧を印加した時被接着物間に働く静電引力をそれぞれ大きく、あるいは小さく作用させることができ、このため選択した個所のみを接着できる効果がある。
【００５１】
さらに、第２の発明においてはガラス基板と導電体との間で全面に渡って陽極接合する場合、ガラス基板の厚さを接着面の中心近傍で薄くなる様に、あるいは外周部で厚くなる様に加工することにより、(すなわち、ガラス基板を凹状に加工することによって)印加電圧を次第に増加して行った場合、被接着物間に働く静電引力が該接着基板の中心近傍で最も大きく、そして半径方向である外周部に進むに従って次第に小さくなる様に作用させることが可能となり、該接着が中心から外周部に向って次第に連続的に生ずるので接着ムラを防止する効果がある。
【００５２】
また、関連する発明においては、(１)ガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、非接着とするべき個所のガラス基板表面上に電極を形成し、該電極とＳi基板との間の電位を零に保持しながら陽極接合することによって、非接着個所及び接着個所を意識的に選択することを可能にする効果がある。
【００５３】
(２)意識的に凹形状の溝を有したガラス基板とＳi基板との陽極接合に於いて、凹形状溝部を非接着個所、及び他の平面個所を接着個所とする場合、非接着個所のガラス基板表面上に、ガラス基板とＳi基板間を同電位にするような電極あるいは電極膜を構成することによって、陽極接合後、被接着部材の曲げモーメントによる歪、あるいは引張りによる要素の破壊等を防止できる効果がある。
【００５４】
更に、本発明並びに関連発明の接合個所選択陽極接合法を用いて製造した加速度センサにおいては、微細に構成したので、微小な加速度を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の本発明を実施して基板を接合している状態を示す説明図である。
【図２】 図１中の矢印Ａ方向断面平面図である。
【図３】 図１中の矢印Ｂ方向断面平面図である。
【図４】 図１中の矢印Ｃ方向断面平面図である。
【図５】 図１の第２基板を除去した状態を示す斜視図である。
【図６】 第２の本発明を実施している状態を示す説明図である。
【図７】 図６中の矢印Ｅ方向断面平面図である。
【図８】 本発明の関連発明を実施して基板を接合している状態を示す説明図である。
【図９】 図８中の矢印Ａ方向断面平面図である。
【図１０】 図８中の矢印Ｂ方向断面平面図である。
【図１１】 本発明の関連発明の他の実施状態を示す説明図である。
【図１２】 図11中の矢印Ｃ方向断面平面図である。
【図１３】 本発明の関連発明の接合個所選択陽極接合法を用いて製造した加速度センサの例を示す断面側面図である。
【図１４】 図13中の矢印Ｄ方向断面平面図である。
【図１５】 図13中の矢印Ｆ方向部分断面平面図である。
【図１６】 図13中の矢印Ｅ方向部分断面平面図である。
【図１７】 図13中のセンサ部の出力回路の一例を示す配線図である。
【符号の説明】
１ Ｓi基板
２ 振り子
３ 軸梁
４ 空隙
５ ガラス基板
６ 溝
７ 溝
８ 溝
９ 溝
10 電極
11 針電極
12 直流電源
13 ヒータ付プラテン
21 Ｓi基板
22 振り子
23 軸梁
24 空隙
25 ガラス基板
26 溝
27 アース電極
28 ヒータ付プラテン
29 直流電源
30,31,32,33 針電極
101 Ｓi基板
102 重り部
103 バネ板部
104 空隙
105 第１ガラス基板
106 第２ガラス基板
107 アース電極
108 ヒータ付プラテン
110 針電極
111 針電極
117 第２スリット
119 第１スリット
Claims (3)
- 接合するべき領域と非接合にするべき領域とを有するガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを接合する選択陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面の反対面に接合領域に対応する凹部を形成することにより接合領域の前記ガラス基板の厚さを非接合領域よりも薄く形成すると共に反対面全面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加することにより、両基板間の接合するべき領域を選択的に接合させることを特徴とする選択陽極接合法。
- 凹部の深さが漸次変化する請求項１に記載の選択陽極接合法。
- ガラス基板と導電体基板又は半導体基板とを全面にわたって接合する全面陽極接合法において、まず前記ガラス基板の接合面と反対面に反対面上の少なくとも一方向に沿って中心方向に漸深の凹部を形成すると共に凹部を形成した反対面に電極を形成し、次いで前記両基板を重ねて所定温度に加熱すると共に前記形成した電極と導電体基板又は半導体基板との間に同一電圧を印加し、その後印加している電圧を増加させることを特徴とする全面陽極接合法。
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