JP5031207B2 - リング振動子 - Google Patents

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したリング状の振動子センサに関し、被加工物である水晶材料の軸方向を明らかにする素子形状に関する。

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芯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４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４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４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つの帯しかないことが伺える。

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、軸方向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、水晶材料の軸方向すなわち、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リング振動子において、該被加工物は水晶材料からなり、該被加工物の表裏主面と外側面との角部及び／又は該被加工物の表裏主面と内側面との角部には面取り処理が施されており、該被加工物の表裏主面のうちの一方の主面と外側面との角部及び／又は該一方の主面と内側面との角部に施された面取りのうちの少なくとも一部分の面取り量が、該被加工物の表裏主面のうちの他方の主面と外側面との角部及び／又は該他方の主面と内側面との角部に施されたは面取りの量よりも大きく、且つ該一方の主面と外側面との角部及び／又は該一方の主面と内側面との角部に施された面取りのうちの少なくとも一部分の該面取りが、目視可能であるリング振動子である。

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、被加工物でリング振動子の一方の主面と側面との角部には少なくとも一箇所の面取り処理量を変えることで、前記水晶材料の表裏主面の軸方向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。

上述の本発明のリング振動子により、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）を明示することができ、軸方向の判別が電極の有無に関係なく行える。そして、本発明の軸方向の表示方法が、センサ素子の加工時に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。なお、被加工物の表裏をＡ面、Ｂ面と描画する。

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。

また面取り処理で表裏の判別を行うのが本発明の特徴ではあるが、図１（ｂ）に示すように、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を形成したとき、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である帯を有する第１のマスクを用いる。マスクにより形成する橋梁部の数は特に規定するものでなく、例えば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３を形成した場合でも同様に判別ができ、面取り処理との併用であっても構わない。

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も、前記水晶材料の表裏主面の軸方向を明示することができるが、本発明では更に被加工物の主面と側面との角部の面取り処理の状態を変えて、被加工物の表裏の判断識別をするものである。

そこで本発明は、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リング振動子において、該被加工物の一方の主面と側面との角部には少なくとも一箇所に大きめの面取り処理が施されているリング振動子であり、一方の主面と側面との角部の面取り処理量の大きさあるいは、範囲を変えることにより、また外周、内周に形成する前記面取り量に表裏主面で差を付けることで前記被加工物の表裏主面の軸方向を明示することを特徴とするリング振動子である。

図２は本発明の特徴を示す概念である。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に記入する断面Ａ−Ａ、図２（ｃ）は図２（ａ）に記入する断面Ｂ−Ｂの状態を示した図である。断面図から解るように、被加工物の表裏の判別を可能にするためのひとつの手段として、主面と側面との角部には少なくとも一箇所に大きめの面取り処理を行ったものである。

面取り量についての寸法や角度の規定は特に無いが、目視あるいは手で触った感触から表裏が判別できるに足りるだけの面取り量の差があれば十分である。

図３に関しては、特に目視で面取り量を容易に認識できるように、表裏での面取り範囲を変えた場合の概念を示した図である。図３（ａ）は被加工物の一方の主面、図３（ｂ）は他方の主面で、一方の主面に形成する面取り範囲を他方の面取り範囲より大きく処理し差を付けることで表裏を判別する。なお、面取り処理については、機械的な処理として研磨や研削、サンドブラストや、化学処理としてエッチング処理が考えられる。なお、図面中の電極膜は表裏の全面に形成しているが、図１同様な橋梁部４を形成しても良い。なお、本発明では面取りの有無により電極膜有無に関係無く表裏の軸方向が判別できるという利点がある。

また、本実施例では円環状の被加工物に面取り処理行うことで説明しているが、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。

図１は、本発明の概念を説明する図である。 本発明の一実施例を示す斜視図と断面図である。 本発明の他の実施例を示す両主面の平面図である。 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

Claims (1)

1. 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リング振動子において、
   該被加工物は水晶材料からなり、
   該被加工物の表裏主面と外側面との角部及び／又は該被加工物の表裏主面と内側面との角部には面取り処理が施されており、
   該被加工物の表裏主面のうちの一方の主面と外側面との角部及び／又は該一方の主面と内側面との角部に施された面取りのうちの少なくとも一部分の面取り量が、該被加工物の表裏主面のうちの他方の主面と外側面との角部及び／又は該他方の主面と内側面との角部に施されたは面取りの量よりも大きく、且つ該一方の主面と外側面との角部及び／又は該一方の主面と内側面との角部に施された面取りのうちの少なくとも一部分の該面取りが、目視可能であることを特徴とするリング振動子。

Images