JP5737583B2 - Manufacturing method of plate member supporting device - Google Patents
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Description
本発明は、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置の製造方法に関し、詳しくは、支持されている板部材が曲面形状を有する板部材支持装置の製造方法に関する。 The present invention, as the optical element such as a piezoelectric device or a lens, such as a piezoelectric microphone, relates to a method for producing a plate member supporting equipment having a structure in which the plate member is supported, and more particularly, is supported by and plate member the method of manufacturing a plate member supporting equipment having a curved shape.
従来、板部材が曲面形状を有する板部材支持装置を製造する方法が種々提案されている。 Conventionally, various methods for manufacturing a plate member supporting device in which the plate member has a curved shape have been proposed.
例えば、特許文献1に開示された製造方法は、未硬化の紫外線硬化樹脂の上面に、下面に凹部が形成された部材を密着させた状態で大気より気圧を低くすることによって、凹部内の空気を膨張させ、未硬化の紫外線硬化樹脂の上面に凹部を形成する工程と、紫外線光を照射することにより紫外線硬化樹脂を硬化する工程と、凹部が形成された部材をはく離する工程とを有する、マイクロレンズ等の光学素子の製造方法である。 For example, in the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, the air in the recesses is reduced by lowering the atmospheric pressure from the atmosphere in a state where a member having a recess formed on the lower surface is in close contact with the upper surface of the uncured ultraviolet curable resin. A step of forming a recess on the upper surface of the uncured UV curable resin, a step of curing the UV curable resin by irradiating with UV light, and a step of peeling the member formed with the recess. It is a manufacturing method of optical elements, such as a micro lens.
また、特許文献2に開示された製造方法は、半球状の凹部と空気吸引孔とを有する金型の上に、凹部を覆うようにセラミックグリーンシートを配置した後に、空気吹込み孔を有する蓋で金型を覆う工程と、蓋で覆った状態で、空気吹込み孔から高圧空気を吹き込むことにより、空気圧によりセラミックグリーンシートを金型の凹部に沿わせて曲面形状に形成する工程と、セラミックグリーンシートを金型から取出した後に焼成する工程とを有する、圧電センサ等の圧電装置の製造方法である。 In addition, the manufacturing method disclosed in Patent Document 2 includes a lid having an air blowing hole after a ceramic green sheet is disposed on a mold having a hemispherical recess and an air suction hole so as to cover the recess. A step of covering the mold with a step, a step of forming a ceramic green sheet into a curved shape along the concave portion of the mold by blowing high pressure air from the air blowing hole in a state covered with a lid, and a ceramic A method of manufacturing a piezoelectric device such as a piezoelectric sensor, which includes a step of firing after removing the green sheet from the mold.
圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する板部材支持装置では、セラミックスや樹脂からなる薄板の板部材を曲面形状にすることにより、指向角を広くしたり、感度を上げたりできる。そこで、曲面形状を有する板部材を作製することが考えられる。 In plate member support devices that detect light, sound waves, etc., such as piezoelectric devices such as piezoelectric microphones and optical elements such as lenses, a thin plate member made of ceramics or resin is formed into a curved shape, thereby widening the directivity angle. And increase sensitivity. Therefore, it is conceivable to produce a plate member having a curved shape.
しかしながら、特許文献1に開示された製造方法は、板部材の材料が光硬化性を有するものに限定される。また、特許文献2に開示された製造方法は、焼結工法を用いるため、板部材の材料がセラミックスに限定されるとともに、板部材以外の部材の材料がセラミックスからなる板部材の焼結温度に耐えうるものに限定される。 However, the manufacturing method disclosed in Patent Document 1 is limited to the material of the plate member having photocurability. Moreover, since the manufacturing method disclosed in Patent Document 2 uses a sintering method, the material of the plate member is limited to ceramics, and the material of the member other than the plate member is set to the sintering temperature of the plate member made of ceramics. Limited to what can be tolerated.
本発明は、かかる実情に鑑み、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることなく、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものに限定されることなく、曲面形状を有する板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置を製造することができる、板部材支持装置の製造方法を提供しようとするものである。 In view of such a situation, the present invention is not limited to the material of the plate member having photo-curing property or ceramics, and the material of the member other than the plate member is not limited to one that can withstand high temperature, and has a curved surface. can plate member having a shape to produce a plate member supporting device having a structure that is supported, it is intended to provide a method of manufacturing a plate member supporting equipment.
本発明は、上記課題を解決するために、以下のように構成した板部材支持装置の製造方法を提供する。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a method for manufacturing a plate member support device configured as follows.
板部材支持装置の製造方法は、少なくとも一方の主面に開口が形成され、開口に連通する空間が内部に形成されたハウジング部材と、ハウジング部材の開口を覆う板部材と、ハウジング部材の主面に板部材を接合する接合部材とを備え、板部材が変形した状態で接合部材によってハウジング部材に固定された、板部材支持装置を製造する方法である。板部材支持装置を製造する方法は、ハウジング部材の主面の少なくとも一部に、未硬化の接合部材によって、板部材がハウジング部材の開口を覆うように仮固定された組立体を、ハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ちながら、加熱する第1の工程と、ハウジング部材の空間を密閉した状態で組立体を冷却して、ハウジング部材の空間の内部の圧力を減圧し、板部材をハウジング部材の空間側に凹んだ形状に変形させる第2の工程と、板部材を変形させた状態で、接合部材を硬化させて板部材をハウジング部材に固定する第3の工程とを備える。 A manufacturing method of a plate member supporting device includes a housing member having an opening formed in at least one main surface and a space communicating with the opening formed therein, a plate member covering the opening of the housing member, and a main surface of the housing member And a joining member that joins the plate member to each other, and the plate member supporting device fixed to the housing member by the joining member in a state where the plate member is deformed. In the method of manufacturing the plate member supporting device, an assembly in which the plate member is temporarily fixed to at least a part of the main surface of the housing member by an uncured bonding member so as to cover the opening of the housing member is provided. While maintaining the internal pressure of the space and the external pressure in an equilibrium state, the assembly is cooled with the first step of heating and the space of the housing member sealed, and the interior of the space of the housing member The second step of reducing the pressure of the plate member and deforming the plate member into a concave shape on the space side of the housing member, and the plate member being deformed, the joining member is cured to fix the plate member to the housing member. And a third step.
上記製造方法によれば、組立体の加熱、冷却により、ハウジング部材の内部の空間の圧力を制御して板部材を変形させた後、接合部材を硬化させて、板部材をハウジング部材に固定する。接合部材が硬化した後は、ハウジング部材の内部の空間が外部と連通しても、板部材は、変形による曲面形状を有する状態を保持する。板部材の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることはない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。 According to the manufacturing method described above, the plate member is deformed by controlling the pressure in the space inside the housing member by heating and cooling the assembly, and then the joining member is cured to fix the plate member to the housing member. . After the bonding member is cured, the plate member maintains a curved surface shape due to deformation even if the space inside the housing member communicates with the outside. The material of the plate member is not limited to those having photocurability or ceramics. Moreover, the material of members other than a plate member is not limited to what can endure high temperature.
好ましくは、接合部材はガラス転移温度を有する材料からなり、第1の工程において、接合部材のガラス転移温度より高温になるように、組立体を加熱する。第2の工程において、接合部材のガラス転移温度より低温になるように、組立体を冷却する。 Preferably, the joining member is made of a material having a glass transition temperature, and the assembly is heated in the first step so as to be higher than the glass transition temperature of the joining member. In the second step, the assembly is cooled so that the temperature is lower than the glass transition temperature of the joining member.
この場合、第2の工程において板部材を容易に変形させることができる。また、第3の工程において板部材をハウジング部材に容易に固定することができる。 In this case, the plate member can be easily deformed in the second step. In the third step, the plate member can be easily fixed to the housing member.
好ましくは、前記接合部材が熱硬化性樹脂を含む。 Preferably, the joining member includes a thermosetting resin.
この場合、組立体を加熱、冷却した後、接合部材を硬化させることが容易である。 In this case, it is easy to cure the joining member after heating and cooling the assembly.
好ましくは、板部材は、矩形形状の第1部分と、第1部分の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第1部分の両側に配置された第2部分と、第1部分と第2部分との間の隙間に配置されている封止部材とを含む。封止部材は、第1部分の変形が所定の大きさに達するまで、第1部分と第2部分との間の隙間を封止する一方、第1部分の変形が所定の大きさを越えると、第1部分と第2部分との間の隙間の封止を解除するように構成されている。封止部材は、第1の工程においてハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ち、第2の工程において封止部材が第1部分と第2部分の間を封止する。 Preferably, the plate member includes a first portion having a rectangular shape, a second portion disposed on both sides of the first portion with a gap between a pair of opposing sides of the first portion, And a sealing member disposed in a gap between the second portion. The sealing member seals the gap between the first portion and the second portion until the deformation of the first portion reaches a predetermined size, while the deformation of the first portion exceeds the predetermined size. The sealing of the gap between the first part and the second part is configured to be released. The sealing member keeps the pressure inside the space of the housing member and the external pressure in an equilibrium state in the first step, and the sealing member is between the first portion and the second portion in the second step. Is sealed.
この場合、ハウジング部材の内部の空間について、圧力や封止の制御が容易である。 In this case, it is easy to control pressure and sealing for the space inside the housing member.
好ましくは、ハウジング部材は、ハウジング部材の空間と外部とを連通させる連通部を有する。第1の工程において、加熱に伴い、連通部からハウジング部材の空間内の気体が排出される。第2の工程において、封止部材を連通部に充填して、連通部を封止することにより、ハウジング部材の空間を密閉する。 Preferably, the housing member has a communication portion that communicates the space of the housing member with the outside. In the first step, the gas in the space of the housing member is discharged from the communicating portion with the heating. In the second step, the space of the housing member is sealed by filling the communication part with the sealing member and sealing the communication part.
この場合、ハウジング部材の内部の空間について、圧力や密閉の制御が容易である。 In this case, it is easy to control the pressure and sealing of the space inside the housing member.
好ましくは、封止部材は、シリコーンゲルからなる。 Preferably, the sealing member is made of silicone gel.
シリコーンゲルは耐熱性を有し、変形しやすいため、封止部材に好適である。 Silicone gel is suitable for a sealing member because it has heat resistance and is easily deformed.
好ましくは、板部材が圧電セラミックスからなる。 Preferably, the plate member is made of piezoelectric ceramics.
この場合、圧電セラミックスからなる板部材の曲面により、指向角を広くしたり、感度を上げたりした圧電マイクロフォン等を提供できる。 In this case, it is possible to provide a piezoelectric microphone or the like having a wide directivity angle or increased sensitivity due to the curved surface of the plate member made of piezoelectric ceramics.
本発明によれば、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されることなく、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものに限定されることなく、曲面形状を有する板部材が支持されている構造を有する板部材支持装置を製造することができる。 According to the present invention, the material of the plate member is not limited to a photocurable material or ceramic, and the material of the member other than the plate member is not limited to a material that can withstand high temperatures, and has a curved shape. A plate member support device having a structure in which the plate member is supported can be manufactured.
以下、本発明の実施の形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
<実施例1> 実施例1の板部材支持装置の製造方法について、図1及び図2を参照しながら説明する。 <Example 1> The manufacturing method of the board member supporting apparatus of Example 1 is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2.
図1は、実施例1の板部材支持装置10の構成を模式的に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a plate
板部材支持装置10は、ハウジング部材12と、板部材14と、接合部材16とを備える。
The plate
ハウジング部材12は、一方の主面に形成された開口12xを有する。ハウジング部材12の内部には、開口12xに連通している空間11が形成されている。すなわち、ハウジング部材12は、凹部を有する。ハウジング部材12には、開口12xを覆うように、接合部材16によって板部材14が接合されている。板部材14は、セラミックスや樹脂からなる。接合部材16は、開口12xのまわりを囲むように、ハウジング部材12と板部材14との間に延在して、ハウジング部材12の空間11の気密を保つ。接合部材16は、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。空間11内には、気体、例えば空気が存在する。ハウジング部材12は、空間11を外部と連通させる配管を有する。すなわち、配管は連通部である。配管には、流体弁(気体弁)、例えば空気弁18が設けられている。空気弁18を閉じると、ハウジング部材12の内部の空間11が密閉される。
The
次に、板部材支持装置10の製造方法について、図2を参照しながら説明する。図2は、板部材支持装置10の製造工程を模式的に示す断面図である。なお、図2においては、配管と、空気弁18との描画は省略している。
Next, a method for manufacturing the plate
まず、図2(a)に示すように、ハウジング部材12の開口12xを覆うように、接合部材16によって、平板状の板部材14をハウジング部材12に仮固定する。このようにして、組立体を構成する。
First, as shown in FIG. 2A, the
次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材16のガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材16が、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材14が変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材16が炭化する温度よりも低い温度とする。
The assembly is then heated. At this time, the bonding
組立体を加熱した瞬間は、空間11内の空気が膨張し、ハウジング部材12の空間11内の圧力が高くなることによって、板部材14が図2(b)に示すように変形することがある。具体的には、板部材14が、板部材14の中央部分が組立体の上面側に突出するように変形する。そこで、組立体の加熱中に、空気弁18(図1参照)を開けることによって、空間11内の空気の一部が配管から外部に排出される。これにより、ハウジング部材12の空間11の内部の圧力と外の圧力とが平衡状態となり、図2(c)に示すように、板部材14は平板状の形状に戻る。
At the moment when the assembly is heated, the air in the
次いで、空気弁18(図1参照)を閉じてハウジング部材12の空間11を密閉した状態で、接合部材16のガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に配管から空間11内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間11内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間11内の空気の収縮し、ハウジング部材12の空間11内の圧力が低くなることによって、板部材14が図2(d)に示すように変形する。具体的には、板部材14が、板部材14の中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材14が、ハウジング部材12の空間11側に凹んだ形状に変形する。
Next, the assembly is cooled to a temperature lower than the glass transition point of the joining
このとき、接合部材16はガラス転移点以下の温度に達するまでは軟化しているため、板部材14に対する拘束力が弱く、板部材14は容易に変形する。そして、接合部材16は変形した板部材14に沿って流動し、板部材14とハウジング部材12との間の密閉を保持する。
At this time, since the joining
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材14が変形した状態で、接合部材16が硬化する。これにより、接合部材16は、図2(e)に示すように、板部材14が変形した形状のままで板部材14を固定し、板部材14がハウジング部材12の空間11側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材14は、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材12に固定され、支持される。このようにして、板部材14がハウジング部材12に接合される。
When more time elapses after the assembly is cooled, the joining
接合部材16が硬化した後は、空気弁18(図1参照)を開いて、配管によって空間11を外部と連通しても、板部材14は、変形による曲面形状を有する状態を保持する。
After the joining
以上の製造方法により板部材支持装置10を製造すると、板部材14の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。
When the plate
また、組立体の加熱温度を調整したり、空気弁18によりハウジング部材12の空間11内の空気の量を調整したりすることにより、ハウジング部材12の空間11の内部の圧力を変えることで、板部材14の変形量を容易に制御することができる。
In addition, by adjusting the heating temperature of the assembly or by adjusting the amount of air in the
ハウジング部材12の空間11の内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材14に作用する圧力の分布を均等にして、板部材14を変形させるため、板部材14の曲面形状のばらつきが小さい。また、板部材の一部に対して、外部から突起部材により局所的な荷重を加えることで変形させる方法に比べ、応力集中による板部材の割れが起こりにくい。
The curved shape of the
板部材支持装置10が、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材14を変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
When the plate
<実施例2> 実施例2の板部材支持装置10kの製造方法について、図3及び図4を参照しながら説明する。実施例2の板部材支持装置10kは、圧電マイクロフォンである。
<Example 2> The manufacturing method of the plate
図3は、実施例2の板部材支持装置10kの構成を示す分解斜視図である。図3に示すように、板部材支持装置10kは、枠部材42,44と、板部材20,30と、接合部材52,54,56とを備える。枠部材42,44は、上下に開口42x,42y;44x,44yをそれぞれ有する枠状の部材である。
FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a configuration of the plate
板部材20は、第1部分22と、第2部分24と、封止部材26とを含む。第1部分22は、矩形形状である。第2部分24は、第1部分22の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第1部分22の両側に配置されている。封止部材26は、第1部分22と第2部分24との間に配置されている。また、板部材30は、第1部分32と、第2部分34と、封止部材36とを含む。第1部分32は、矩形形状である。第2部分34は、第1部分32の対向する一対の辺との間に隙間を設けて第1部分32の両側に配置されている。封止部材36は、第1部分32と第2部分34との間の隙間に配置されている。板部材20,30には、図示しない電極が形成されている。
The
枠部材42は、ハウジング部材である。枠部材42は、両主面に形成された開口42x,42yを有する。枠部材42の内部には、開口42x,42yに連通している空間11kが形成されている。すなわち、枠部材42は、貫通孔を有する。枠部材42には、開口42x,42yを覆うように、接合部材52,54によって板部材20,30がそれぞれ接合されている。このため、枠部材42の内部の空間11kが密閉されている。空間11k内には、気体、例えば空気が存在する。
The
枠部材44は、板部材支持装置10kを設置したときに、下側に位置する板部材30が周囲から浮いた状態となるように設けられている。枠部材44には、開口44xを覆うように、接合部材56によって板部材30が接合されている。枠部材44と接合部材56とを備えていない構成とすることも、可能である。
The
例えば、板部材20,30は、平板状である。第1部分22,32と、第2部分24,34とはセラミックスからなり、封止部材26,36はシリコーンゲルからなる。シリコーンゲルは、耐熱性を有し、変形しやすいため、封止部材26,36に好適である。封止部材26,36は、ヤング率が1MPa以上であり、かつ、第1部分22,32の変形に対する拘束力が小さくなるように、第1部分22,32および第2部分24,34より剛性(ヤング率)が低いものが好ましい。板部材20,30は、厚みが10μm〜100μmである焼成後の圧電セラミックス板に幅10μm〜40μmの溝を形成することで第1部分22,32と第2部分24,34とを形成した後に、溝に封止部材26,36を充填することによって作成される。
For example, the
接合部材52,54,56は、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。接合部材52,54,56は、ガラス転移温度(20℃〜100℃)でヤング率が2桁以上小さくなるものが好ましい。
The joining
板部材支持装置10kは、実施例1と同様に製造することができる。次に、板部材支持装置10kの製造方法について、図4を参照しながら説明する。図4は、板部材支持装置10kの製造工程を模式的に示す要部拡大断面図である。
The plate
まず、枠部材42の開口42x,42yを覆うように、接合部材52,54によって、板部材20,30を枠部材42に仮固定する。接合部材56によって、板部材30を枠部材44に仮固定する。このようにして、組立体を構成する。
First, the
このとき、図4(a)に示すように、板部材20,30は平板状であり、封止部材26,36で封止されている。
At this time, as shown in FIG. 4A, the
次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材52,54,56のガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材52,54,56が、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材20,30が変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材52,54,56が炭化する温度よりも低い温度とする。加熱により、空間11k内の空気が膨張し、枠部材42の空間11k内の圧力が高くなることによって、板部材20,30が変形する。このとき、板部材20,30の封止部材26,36が逃がし弁として機能し、枠部材42の空間11kの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となる。
The assembly is then heated. At this time, heating is performed at a temperature higher than the glass transition point of the joining
すなわち、加熱により枠部材42の空間11kの内部の圧力が上昇すると、図4(b)において矢印13bで示す内部の圧力により、板部材20,30は、第1部分22,32が外側に膨出するように変形し、第1部分22,32は第2部分24,34に対して位置がずれる。空間11kの内部の圧力が小さく、第2部分24,34に対する第1部分22,32の位置ずれが小さいと、封止部材26,36の変形により、第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間の封止は保たれる。
That is, when the pressure inside the
図4(c)において矢印13cで示すように、内部の圧力が大きくなると、第1部分22,32の変形がさらに大きくなり、第2部分24,34に対する第1部分22,32の位置ずれが過大になる部分が発生し、封止部材26,36は第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間を封止できなくなる。そのため、矢印13xで示すように、枠部材42の空間11k内の空気の一部が、第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間を通って、外部に排出される。
As indicated by an
枠部材42の空間11k内の空気の一部が排出されることにより、図4(d)において矢印13dで示すように内部の圧力が低下すると、第1部分22,32の変形が小さくなり、封止部材26,36は、再び、第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間を封止する。
When a part of the air in the
次いで、接合部材52,54,56のガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間から空間11k内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間11k内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間11k内の空気の収縮し、枠部材42の空間11k内の圧力が低くなることによって、板部材20,30が変形する。具体的には、板部材20,30が、板部材20,30の第1部分22,32が空間11側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材20,30が、枠部材42の空間11k側に凹んだ形状に変形する。
Next, the assembly is cooled to a temperature lower than the glass transition point of the joining
このときも、板部材20,30の封止部材26,36は逃がし弁として機能するため、第1部分22,32の変形は、封止部材26,36が第1部分22,32と第2部分24,34の間を封止できる範囲内となる。
Also at this time, since the sealing
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材20,30が変形した状態で、接合部材52,54,56が硬化する。これにより、接合部材52,54,56は、板部材20,30が変形した形状のままで板部材20,30を固定し、板部材20,30が枠部材42の空間11k側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材20,30は、第1部分22,32の変形による曲面形状を有する状態で、枠部材42,44に固定され、支持される。このようにして、板部材20,30が枠部材42,44に接合される。
When more time elapses after the assembly is cooled, the joining
以上の製造方法により板部材支持装置10kを製造すると、板部材20,30の材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。また、板部材20,30の封止部材26,36は逃がし弁として機能するため、空間11kの圧力や密閉の制御が容易である。
When the plate
接合部材52,54,56が熱硬化性樹脂からなる場合、組立体を加熱、冷却した後、接合部材52,54,56を硬化させることが容易である。
When the joining
例えば、板部材20,30が厚み30μmの圧電セラミックスからなり、枠部材42,44が厚み0.2mmの誘電体セラミックスからなり、接合部材52,54,56が厚み20μmでガラス転移点が30℃、ガラス転移点より高温になるとヤング率が3600MPaから4MPaに低下する、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤を用い、板部材20,30の第1部分22,32と第2部分24,34との間の隙間の幅を10μm、組立体の加熱温度は260℃とした場合、板部材20,30の第1部分22,32の中央の変形量は10μmとなった。
For example, the
板部材20,30の第1部分22,32は矩形であり、対向する一対の辺のみが枠部材42に固定され、他の一対の辺は剛性が低い封止部材26,36と接しているので、変形しやすい。そのため、第1部分22,32の表裏面に電極を形成して、第1部分22,32の変位を検出するように構成すると、感度が高い圧電マイクロフォンを提供することができる。
The
<実施例3> 実施例3の板部材支持装置10aの製造方法について、図5を参照しながら説明する。
<Example 3> The manufacturing method of the plate
図5は、実施例3の板部材支持装置10aの構成を示す分解斜視図である。図5に示すように、板部材支持装置10aは、ハウジング部材12aと、板部材14aと、接合部材16aとを備える。ハウジング部材12aは、一方の主面に形成された開口12xを有する。ハウジング部材12aの内部には、開口12xに連通している空間11aが形成されている。すなわち、ハウジング部材12aは、凹部を有する円筒状である。ハウジング部材12aの上面12sには、開口12xを覆うように、接合部材16aによって板部材14aが接合されている。板部材14aは、円板状であり、セラミックスや樹脂からなる。接合部材16aは、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。空間11a内には、気体、例えば空気が存在する。ハウジング部材12aは、空間11aを外部と連通させる空気孔17aを有する。すなわち、空気孔17aは、連通部である。空気孔17aは、封止部材18aによって封止される。封止部材18aにより、ハウジング部材12aの内部の空間11aが密閉される。
FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a configuration of the plate
次に、板部材支持装置10aの製造方法について説明する。
Next, the manufacturing method of the plate
まず、ハウジング部材12aの開口12xを覆うように、接合部材16aによって、平板状の板部材14aをハウジング部材12aの上面12sに仮固定する。このようにして、組立体を構成する。次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材16aのガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材16aが、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材14aが変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材16aが炭化する温度よりも低い温度とする。加熱によって空間11a内の空気が膨張するが、空間11a内の空気の一部は空気孔17aから排出される。これにより、ハウジング部材12aの空間11aの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となり、板部材14aは変形しない。
First, the
組立体の加熱後、ハウジング部材12aの空気孔17aに封止部材18aとして、シリコーンゲルを充填して封止する。そして、接合部材16aのガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に空気孔17aから空間11a内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間11a内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間11a内の空気の収縮し、ハウジング部材12aの空間11a内の圧力が低くなることによって、板部材14aが変形する。具体的には、板部材14aが、板部材14aの中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材14aが、ハウジング部材12aの空間11a側に凹んだドーム状の曲面形状に変形する。
After the assembly is heated, the
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材14aが変形した状態で、接合部材16aが硬化する。これにより、接合部材16aは板部材14aが変形した形状のままで板部材14aを固定し、板部材14aがハウジング部材12aの空間11a側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材14aは、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材12aに固定され、支持される。このようにして、板部材14aがハウジング部材12aに接合される。
When a further time elapses after the assembly is cooled, the joining
その後、空気孔17aから封止部材18aを取り除き、空気孔17aによって空間11aを外部と連通しても、板部材14aは、ドーム状の曲面形状を有する状態を保持する。
Thereafter, even if the sealing
以上の製造方法により板部材支持装置10aを製造すると、板部材14aの材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。ハウジング部材12aの空間11aの内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材14aに作用する圧力の分布を均等にして、板部材14aを変形させるため、板部材14aのドーム状の曲面形状のばらつきが小さい。板部材支持装置10aが、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材14aを変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
When the plate
<実施例4> 実施例4の板部材支持装置10bの製造方法について、図6を参照しながら説明する。
<Example 4> The manufacturing method of the board | plate
図6は、実施例4の板部材支持装置10bの構成を示す分解斜視図である。図6に示すように、板部材支持装置10bは、ハウジング部材12bと、板部材14bと、接合部材16bとを備える。ハウジング部材12bは、一方の主面に形成された複数の開口12yを有する。ハウジング部材12bの内部には、開口12yに連通している空間11bが形成されている。すなわち、ハウジング部材12bは、複数の凹部を有する。ハウジング部材12bの上面12tには、開口12yを覆うように、接合部材16bによって板部材14bが接合されている。板部材14bは、セラミックスや樹脂からなる。
FIG. 6 is an exploded perspective view illustrating the configuration of the plate
接合部材16bは、エポキシ系などの熱硬化性樹脂からなる接着剤である。接合部材16bは、枠状に簡略化して図示しているが、実際には、各空間11bが互いに分離されるように、各開口12yの周囲に配置される。空間11b内には、気体、例えば空気が存在する。
The joining
一部のみ図示しているが、ハウジング部材12bは、空間11bを外部と連通させる空気孔17bを有する。すなわち、空気孔17bは、連通部である。空気孔17bは、ハウジング部材12bの複数の凹部のそれぞれに形成されている。空気孔17bは、封止部材18bによって封止される。封止部材18bにより、ハウジング部材12bの内部の空間11bが密閉される。
Although only part of the
板部材支持装置10bは、実施例3と同様に作製する。板部材支持装置10bの製造方法について説明する。
The plate
まず、ハウジング部材12bの開口12yを覆うように、接合部材16bによって、平板状の板部材14bをハウジング部材12bの上面12tに仮固定する。このようにして、組立体を構成する。次いで、組立体を加熱する。このとき、接合部材16bのガラス転移点よりも高い温度で加熱する。すなわち、加熱により、接合部材16bが、ガラス転移点を越えることによって軟化するようにする。なお、このときの温度は、板部材14bが変形を保つことができるような温度であって、かつ接合部材16bが炭化する温度よりも低い温度とする。加熱によって空間11b内の空気が膨張するが、空間11b内の空気の一部は空気孔17bから排出される。これにより、ハウジング部材12bの空間11bの内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態となり、板部材14bは変形しない。
First, the
組立体の加熱後、ハウジング部材12bの空気孔17bに封止部材18bとして、シリコーンゲルを充填して封止する。そして、接合部材16bのガラス転移点より低い温度に組立体を冷却する。具体的には、常温にまで冷却する。組立体の加熱中に空気孔17bから空間11b内の空気の一部が外部に排出されたことにより、空間11b内の空気の量は加熱前と比べて少なくなっている。そのため、冷却によって空間11b内の空気の収縮し、ハウジング部材12bの空間11b内の圧力が低くなることによって、板部材14bが変形する。具体的には、板部材14bが、板部材14bの中央部分が組立体の下面側に突出するように変形する。言い換えれば、板部材14bが、ハウジング部材12bの空間11b側に凹んだドーム状の曲面形状に変形する。
After the assembly is heated, the
組立体を冷却してからさらに時間が経過すると、板部材14bが変形した状態で、接合部材16bが硬化する。これにより、接合部材16bは板部材14bが変形した形状のままで板部材14bを固定し、板部材14bがハウジング部材12bの空間11b側に凹んだ形状を保持する。すなわち、板部材14bは、変形による曲面形状を有する状態で、ハウジング部材12bに固定され、支持される。このようにして、板部材14bがハウジング部材12bに接合される。
When further time elapses after the assembly is cooled, the joining
その後、空気孔17bから封止部材18bを取り除き、空気孔17bによって空間11bを外部と連通しても、板部材14bは、ドーム状の曲面形状を有する状態を保持する。
Thereafter, even if the sealing
以上の製造方法により板部材支持装置10bを製造すると、板部材14bの材料は、光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。ハウジング部材12bの空間11bの内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材14bに作用する圧力の分布を均等にして、板部材14bを変形させるため、板部材14bのドーム状の曲面形状のばらつきが小さい。板部材支持装置10bが、圧電マイクロフォンなどの圧電装置やレンズなどの光学素子のように、光や音波などを検出する場合、板部材14bを変形させた曲面形状の状態で支持することにより、光、音波などを広い指向角で検知することができ、感度を上げることができる。また、曲面形状の状態で初期応力が存在することにより、感度を向上させることも可能である。
When the plate
<まとめ> 以上に説明した製造方法により板部材支持装置を製造すると、板部材の材料が光硬化性を有するものやセラミックスに限定されない。また、板部材以外の部材の材料が高温に耐えうるものには限定されない。 <Summary> When the plate member supporting device is manufactured by the manufacturing method described above, the material of the plate member is not limited to those having photocurability or ceramics. Moreover, the material of members other than a plate member is not limited to what can endure high temperature.
組立体の加熱温度を調整したり、ハウジング部材の空間内の空気の量を調整したりすることにより、ハウジング部材の空間の内部の圧力を変えることで、板部材の変形量を容易に制御することができる。 The amount of deformation of the plate member can be easily controlled by changing the pressure inside the space of the housing member by adjusting the heating temperature of the assembly or adjusting the amount of air in the space of the housing member. be able to.
板部材は、局所的な荷重を受けて変形すると応力集中によって破壊しやすいが、ハウジング部材の空間の内部の圧力と外部の圧力との圧力差を利用し、板部材に作用する圧力の分布を均等にして、板部材を変形させるため、応力集中による板部材の割れが起こりにくい。 When a plate member is deformed under a local load, it is likely to break due to stress concentration, but the pressure difference between the pressure inside the housing member space and the outside pressure is used to distribute the pressure acting on the plate member. Since the plate member is deformed evenly, cracking of the plate member due to stress concentration hardly occurs.
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変更を加えて実施することが可能である。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications.
10,10a,10b,10k 板部材支持装置
11,11a,11b,11k 空間
12,12a,12b ハウジング部材
12x,12y 開口
14,14a,14b 板部材
16,16a,16b 接合部材
17a,17b 空気孔
18 空気弁
18a,18b 封止部材
20,30 板部材
22,32 第1部分
24,34 第2部分
26,36 封止部材
42 枠部材(ハウジング部材)
42x,42y 開口
44 枠部材
44x,44y 開口
52,54,56 接合部材
10, 10a, 10b, 10k Plate
42x,
Claims (7)
前記ハウジング部材の前記開口を覆う板部材と、
前記ハウジング部材の前記主面に前記板部材を接合する接合部材と、
を備え、
前記板部材が変形した状態で前記接合部材によって前記ハウジング部材に固定された、板部材支持装置を製造する方法において、
前記ハウジング部材の前記主面の少なくとも一部に、未硬化の前記接合部材によって、前記板部材が前記ハウジング部材の前記開口を覆うように仮固定された組立体を、前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ちながら、加熱する第1の工程と、
前記ハウジング部材の前記空間を密閉した状態で前記組立体を冷却して、前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力を減圧し、前記板部材を前記ハウジング部材の前記空間側に凹んだ形状に変形させる第2の工程と、
前記板部材を変形させた状態で、前記接合部材を硬化させて前記板部材を前記ハウジング部材に固定する第3の工程と、
を備えたことを特徴とする、板部材支持装置の製造方法。 A housing member in which an opening is formed in at least one main surface, and a space communicating with the opening is formed inside;
A plate member covering the opening of the housing member;
A joining member that joins the plate member to the main surface of the housing member;
With
In the method of manufacturing a plate member support device, which is fixed to the housing member by the joining member in a state where the plate member is deformed,
An assembly in which the plate member is temporarily fixed to at least a part of the main surface of the housing member by the uncured joining member so as to cover the opening of the housing member is formed in the space of the housing member. A first step of heating while maintaining an internal pressure and an external pressure in equilibrium;
The assembly is cooled in a state where the space of the housing member is sealed, the pressure inside the space of the housing member is reduced, and the plate member is deformed into a shape recessed on the space side of the housing member. A second step of
A third step of curing the joining member and fixing the plate member to the housing member in a state where the plate member is deformed;
A method for manufacturing a plate member supporting device.
前記第1の工程において、前記接合部材のガラス転移温度より高温になるように、前記組立体を加熱し、
前記第2の工程において、前記接合部材のガラス転移温度より低温になるように、前記組立体を冷却することを特徴とする、請求項1に記載の板部材支持装置の製造方法。 The joining member is made of a material having a glass transition temperature,
In the first step, the assembly is heated so as to be higher than the glass transition temperature of the joining member,
2. The method for manufacturing a plate member support device according to claim 1, wherein, in the second step, the assembly is cooled so that the temperature is lower than a glass transition temperature of the joining member.
矩形形状の第1部分と、
前記第1部分の対向する一対の辺との間に隙間を設けて前記第1部分の両側に配置された第2部分と、
前記第1部分と前記第2部分との間の前記隙間に配置されている封止部材と、
を含み、
前記封止部材は、前記第1部分の変形が所定の大きさに達するまで、前記第1部分と前記第2部分との間の前記隙間を封止する一方、前記第1部分の変形が所定の大きさを越えると、前記第1部分と前記第2部分との間の前記隙間の封止を解除するように構成され、前記第1の工程において前記ハウジング部材の前記空間の内部の圧力と外部の圧力とが平衡状態になるように保ち、前記第2の工程において前記封止部材が前記第1部分と前記第2部分の間を封止することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の板部材支持装置の製造方法。 The plate member is
A rectangular first portion;
A second portion disposed on both sides of the first portion with a gap between a pair of opposing sides of the first portion;
A sealing member disposed in the gap between the first portion and the second portion;
Including
The sealing member seals the gap between the first portion and the second portion until the deformation of the first portion reaches a predetermined size, while the deformation of the first portion is predetermined. If the size of the first member exceeds the first member, the sealing of the gap between the first portion and the second portion is released. In the first step, the pressure inside the space of the housing member The external pressure is kept in an equilibrium state, and the sealing member seals between the first portion and the second portion in the second step. The manufacturing method of the board member support apparatus as described in any one of these.
前記第1の工程において、加熱に伴い、前記連通部から前記ハウジング部材の前記空間内の気体が排出され、
前記第2の工程において、封止部材を前記連通部に充填して、前記連通部を封止することにより、前記ハウジング部材の前記空間を密閉することを特徴とする、請求項1乃至3のいずれか一つに記載の板部材支持装置の製造方法。 The housing member has a communication portion for communicating the space of the housing member with the outside,
In the first step, with heating, the gas in the space of the housing member is discharged from the communication portion,
The said 2nd process WHEREIN: The said space of the said housing member is sealed by filling the said communication part in the said communication part and sealing the said communication part, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The manufacturing method of the board member support apparatus as described in any one.
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