JPH01177212A - 曲げばね継ぎ手及びその製造方法 - Google Patents
曲げばね継ぎ手及びその製造方法Info
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- JPH01177212A JPH01177212A JP62336787A JP33678787A JPH01177212A JP H01177212 A JPH01177212 A JP H01177212A JP 62336787 A JP62336787 A JP 62336787A JP 33678787 A JP33678787 A JP 33678787A JP H01177212 A JPH01177212 A JP H01177212A
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- spring
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
- F16F1/00—Springs
- F16F1/02—Springs made of steel or other material having low internal friction; Wound, torsion, leaf, cup, ring or the like springs, the material of the spring not being relevant
- F16F1/18—Leaf springs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
- F16C11/00—Pivots; Pivotal connections
- F16C11/04—Pivotal connections
- F16C11/12—Pivotal connections incorporating flexible connections, e.g. leaf springs
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Springs (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
- Non-Disconnectible Joints And Screw-Threaded Joints (AREA)
- Wire Processing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、選択的にエツチングされたシリコンウェーハ
材料から成る曲げばね継ぎ手（Ｂｉｅｇｅ −ｆｅｄｅ
ｒｇｅｌｅｎｋ）、その製造方法及びマイクロメカニカ
ル（ｍｉｋｒｏｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｒ）単結晶エツ
チング技術により製造されたそのような曲げばね継ぎ手
の応用に関する。
材料から成る曲げばね継ぎ手（Ｂｉｅｇｅ −ｆｅｄｅ
ｒｇｅｌｅｎｋ）、その製造方法及びマイクロメカニカ
ル（ｍｉｋｒｏｍｅｃｈａｎｉｓｃｈｅｒ）単結晶エツ
チング技術により製造されたそのような曲げばね継ぎ手
の応用に関する。
Ｃ発明の概要］
選択的にエツチングされたシリコンウェーハ材料から成
る本発明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手は、
互いに並んで配置された二つの板ばねから成る。これら
の二つの仮ばねは互いに交差し、かつ上記ウェーハの主
面に対して斜めに走り、これらは選択エツチングにより
上記ウェーハから一体で作られる。この曲げばね継ぎ手
は、支点位置及び曲げばね定数が高精度であり、横軸剛
性が高いという特徴がある。
る本発明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手は、
互いに並んで配置された二つの板ばねから成る。これら
の二つの仮ばねは互いに交差し、かつ上記ウェーハの主
面に対して斜めに走り、これらは選択エツチングにより
上記ウェーハから一体で作られる。この曲げばね継ぎ手
は、支点位置及び曲げばね定数が高精度であり、横軸剛
性が高いという特徴がある。
多くの応用、例えば振り子をフレキシブルに吊るすよう
な応用のためには、正確に定められた支点とはっきりし
たばね定数とを有する曲げばね継ぎ手が必要とされる。
な応用のためには、正確に定められた支点とはっきりし
たばね定数とを有する曲げばね継ぎ手が必要とされる。
そのような曲げばね継ぎ手として、平たい金属の板ばね
を使用することが知られている。この板ばねは、支点と
ばね定数とに関して必要な精度を得るために、レーザー
溶接法により溶接して層の複合構造を形成した冷間圧延
金属薄片から作られる。また、金属ストリップ材料から
ミリング法（Ｆｒａｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）により曲げ
ばね要素を作ることも知られている。この場合、この金
属ストリップ材料は、電解研磨法により所望の厚さにエ
ツチングされる。このタイプの金属ばねの製造方法は、
複雑でコストも高い。上述の複合技術により作られた金
属ばねの場合には、多層構造から種々の困難が生じる。
を使用することが知られている。この板ばねは、支点と
ばね定数とに関して必要な精度を得るために、レーザー
溶接法により溶接して層の複合構造を形成した冷間圧延
金属薄片から作られる。また、金属ストリップ材料から
ミリング法（Ｆｒａｓｖｅｒｆａｈｒｅｎ）により曲げ
ばね要素を作ることも知られている。この場合、この金
属ストリップ材料は、電解研磨法により所望の厚さにエ
ツチングされる。このタイプの金属ばねの製造方法は、
複雑でコストも高い。上述の複合技術により作られた金
属ばねの場合には、多層構造から種々の困難が生じる。
その上、金属は一般に所望の高いフレキシブルな性質を
持たないため、しばしば降伏点に到達してしまう。さら
に、金属に存在するヒステリシスは、ばねの予張力（Ｆ
ｅｄｅｒｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）の安定性を損なって
しまう。
持たないため、しばしば降伏点に到達してしまう。さら
に、金属に存在するヒステリシスは、ばねの予張力（Ｆ
ｅｄｅｒｖｏｒｓｐａｎｎｕｎｇ）の安定性を損なって
しまう。
精密機械工学及びマイクロメカニカルスにおいては、異
方性エツチング及びエツチングレジスト技術（Ｘｔｚｓ
ｔｏｐｐｔｅｃｈｎｉｋ）によりシリコン単結晶ウェー
ハから曲げばね要素を製造することも知られている。こ
の場合には、たいていの場合において、例えば振り子へ
の応用においては、一定ではあるが自由に選択可能な幅
、長さ及び深さを有するストリップが、ウェーハ材料中
に振り子の方向に対して横方向にエツチングされる。こ
のようなエツチングストリップの幅、長さ及び深さは、
振り子の支点位置、従って振り子の長さ、フレキシブル
な振り子継ぎ手のばね定数及び振り子の横軸剛性（Ｑｕ
ｅｒａｃｈｓｅｎｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）の精度を決
定する。断面で見ると、曲げばね継ぎ手の上記エツチン
グストリップは、結晶軸の位置によって例えば台形の谷
となり、この谷の底は背面のウェーへ面に平行に走る。
方性エツチング及びエツチングレジスト技術（Ｘｔｚｓ
ｔｏｐｐｔｅｃｈｎｉｋ）によりシリコン単結晶ウェー
ハから曲げばね要素を製造することも知られている。こ
の場合には、たいていの場合において、例えば振り子へ
の応用においては、一定ではあるが自由に選択可能な幅
、長さ及び深さを有するストリップが、ウェーハ材料中
に振り子の方向に対して横方向にエツチングされる。こ
のようなエツチングストリップの幅、長さ及び深さは、
振り子の支点位置、従って振り子の長さ、フレキシブル
な振り子継ぎ手のばね定数及び振り子の横軸剛性（Ｑｕ
ｅｒａｃｈｓｅｎｓｔｅｉｆｉｇｋｅｉｔ）の精度を決
定する。断面で見ると、曲げばね継ぎ手の上記エツチン
グストリップは、結晶軸の位置によって例えば台形の谷
となり、この谷の底は背面のウェーへ面に平行に走る。
これについては、添付図面の第１図を参照されたい。
（発明が解決しようとする問題点〕
上述の従来技術には、最も高い精度で振り子を吊るため
には、金属ばねの場合とマイクロメカニカルエツチング
技術により製造された曲げばねの場合との両方の場合に
おいて改良すべき問題が残されている。シリコン単結晶
材料から製造された曲げばね要素の場合には、上述のヒ
ステリシスの問題は存在しない。しかし、特に振り子の
支点の位置は両者の場合において十分な精度で定めるこ
とができない。また、横軸剛性はあまりにも小さい。す
なわち、振り子継ぎ手の共振があまりにも低すぎる。
には、金属ばねの場合とマイクロメカニカルエツチング
技術により製造された曲げばねの場合との両方の場合に
おいて改良すべき問題が残されている。シリコン単結晶
材料から製造された曲げばね要素の場合には、上述のヒ
ステリシスの問題は存在しない。しかし、特に振り子の
支点の位置は両者の場合において十分な精度で定めるこ
とができない。また、横軸剛性はあまりにも小さい。す
なわち、振り子継ぎ手の共振があまりにも低すぎる。
従って本発明は、支点位置、ばね定数及び横軸剛性に関
して、従来知られている金属の曲げばね継ぎ手または選
択的にエツチングされた（シリコン）ウェーハ材料から
得られる曲げばね継ぎ手よりも十分に高精度であるとい
う要求を満たすマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手を製
造する目的に基づいている。
して、従来知られている金属の曲げばね継ぎ手または選
択的にエツチングされた（シリコン）ウェーハ材料から
得られる曲げばね継ぎ手よりも十分に高精度であるとい
う要求を満たすマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手を製
造する目的に基づいている。
選択的にエツチングされたウェーハ材料がら成る本発明
によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手は、互いに並
んで配置された二つの板ばねにより特徴づけられる。こ
れらの二つの板ばねは互いに交差し、かつウェーハの主
面に対して斜めに走り、これらはウェーハから選択エツ
チングにより一体で得られる。
によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手は、互いに並
んで配置された二つの板ばねにより特徴づけられる。こ
れらの二つの板ばねは互いに交差し、かつウェーハの主
面に対して斜めに走り、これらはウェーハから選択エツ
チングにより一体で得られる。
これらの交差板ばねは、それらの交差点で相互に接続さ
れてよい。しかし、エツチングマスクの形状を適切に選
択することにより、単にエツチングプロセス及び適切な
ドーピングプロセスを用いるだけで、言い換えれば他の
処理方法を用いることなしに、これらの二つの交差ばね
板を材料による接続なしに互いに自由な状態で並んで形
成することが可能である。
れてよい。しかし、エツチングマスクの形状を適切に選
択することにより、単にエツチングプロセス及び適切な
ドーピングプロセスを用いるだけで、言い換えれば他の
処理方法を用いることなしに、これらの二つの交差ばね
板を材料による接続なしに互いに自由な状態で並んで形
成することが可能である。
支点位置、曲げばね定数及び横軸剛性に関して高精度の
曲げばね継ぎ手を選択エツチング技術によりシリコンウ
ェーハから製造するための本発明による製造方法は、二
つの交差板ばね要素を形成するためにシリコンウェーハ
の共同的な二面エツチングを用いることを特徴とする。
曲げばね継ぎ手を選択エツチング技術によりシリコンウ
ェーハから製造するための本発明による製造方法は、二
つの交差板ばね要素を形成するためにシリコンウェーハ
の共同的な二面エツチングを用いることを特徴とする。
これらの交差板ばね要素は、特に、互いに並んで、しか
し横方向に互いにオフセットして配置されている二つの
■形溝により製造される。これらの■形溝は、いずれも
シリコンウェーハの二つの主面からの異方性選択エツチ
ングにより形成される。これらの交差板ばねは、エツチ
ングの間にウェーハの一方の主面上のＶ形溝とウェーハ
の他方の主面上のＶ形溝との間に形成される傾斜した壁
部により形成され、また、これらのばね板の厚さはエツ
チングレジスト技術により制御される。
し横方向に互いにオフセットして配置されている二つの
■形溝により製造される。これらの■形溝は、いずれも
シリコンウェーハの二つの主面からの異方性選択エツチ
ングにより形成される。これらの交差板ばねは、エツチ
ングの間にウェーハの一方の主面上のＶ形溝とウェーハ
の他方の主面上のＶ形溝との間に形成される傾斜した壁
部により形成され、また、これらのばね板の厚さはエツ
チングレジスト技術により制御される。
ばね板の厚さを決定するためには、ばね板またはウェー
ハの少なくとも一方の主面に選択的にドーピングするた
めのエツチングレジスト薬剤としてホウ素をそれ自体知
られている方法で用いることができる。交差部における
交差ばね板の分離は、イオンエツチングにより行うこと
ができる。交差ばね板を分離するためのもう一つの可能
な方法は、特殊な形状のエツチングマスクを用いる方法
である。
ハの少なくとも一方の主面に選択的にドーピングするた
めのエツチングレジスト薬剤としてホウ素をそれ自体知
られている方法で用いることができる。交差部における
交差ばね板の分離は、イオンエツチングにより行うこと
ができる。交差ばね板を分離するためのもう一つの可能
な方法は、特殊な形状のエツチングマスクを用いる方法
である。
本発明による曲げばね継ぎ手の特に有利な一つの応用は
振り子への応用である。この振り子は一枚のウェーハか
ら締結部材とともに一体で製造され、また、振り子吊り
と振り子本体との間の結合部に本発明による曲げばね継
ぎ手を少なくとも一つ有する。しかし、二つのそのよう
な継ぎ手は互いに離れているのが好ましい。
振り子への応用である。この振り子は一枚のウェーハか
ら締結部材とともに一体で製造され、また、振り子吊り
と振り子本体との間の結合部に本発明による曲げばね継
ぎ手を少なくとも一つ有する。しかし、二つのそのよう
な継ぎ手は互いに離れているのが好ましい。
本発明の基本思想は、原理的に、ストリップまたは所望
の振り子方向に対する横断面においてｖ形の形状を有す
る溝を所望の深さにするためのエツチングを行うために
、ウェーハ面に対するシリコン単結晶の結晶軸の位置を
適切に選択することにある。特に異方性エツチング技術
及びフォトリソグラフィー法またはイオン注入によるド
ーピングを用いたエツチングレジスト技術を用いてウェ
ーハの両面からのエツチングにより二つのそのような■
形溝を互いに適当にオフセットさせて形成することによ
り、ウェーハ面に対して斜めに走る仮ばねを製造するこ
とができる。第２図はその一例を示す。
の振り子方向に対する横断面においてｖ形の形状を有す
る溝を所望の深さにするためのエツチングを行うために
、ウェーハ面に対するシリコン単結晶の結晶軸の位置を
適切に選択することにある。特に異方性エツチング技術
及びフォトリソグラフィー法またはイオン注入によるド
ーピングを用いたエツチングレジスト技術を用いてウェ
ーハの両面からのエツチングにより二つのそのような■
形溝を互いに適当にオフセットさせて形成することによ
り、ウェーハ面に対して斜めに走る仮ばねを製造するこ
とができる。第２図はその一例を示す。
以下、本発明及びその利点の詳細を図面に示されている
一実施例について説明する。
一実施例について説明する。
本発明をより良く理解するために、第２図に本発明によ
る曲げばね継ぎ手の一構成要素を示す。
る曲げばね継ぎ手の一構成要素を示す。
この構成要素は、ウェーハ材料、例えばシリコン単結晶
材料から、その両面に二つの■形溝２．４を形成し、そ
れらの間に傾斜した壁部２０を残すことにより製作され
たものである。選択エツチング技術を用いる時には、こ
のような■形溝２．４は、上述のように、ウェーハ面に
対するシリコン単結晶の結晶軸の位置を適切に選ぶこと
により形成することができる。第２図に示したように、
これらの二つの■形溝２．４はそれらの横方向に関して
オフセットしており、また、公知のエツチングレジスト
技術が適切に用いられるならば、実際の曲げばね継ぎ手
を形成する壁部２０が残る。
材料から、その両面に二つの■形溝２．４を形成し、そ
れらの間に傾斜した壁部２０を残すことにより製作され
たものである。選択エツチング技術を用いる時には、こ
のような■形溝２．４は、上述のように、ウェーハ面に
対するシリコン単結晶の結晶軸の位置を適切に選ぶこと
により形成することができる。第２図に示したように、
これらの二つの■形溝２．４はそれらの横方向に関して
オフセットしており、また、公知のエツチングレジスト
技術が適切に用いられるならば、実際の曲げばね継ぎ手
を形成する壁部２０が残る。
（板ばねの）壁部２０の厚さは、例えば、板の一方の面
からホウ素を正確に決められた時間ドーピングすること
によって決定され、非常に小さい許容誤差でこの壁部２
０を形成することができる。
からホウ素を正確に決められた時間ドーピングすること
によって決定され、非常に小さい許容誤差でこの壁部２
０を形成することができる。
傾斜した表面へのドーピングは、例えば、この技術の分
野における当業者にそれ自体知られているイオン注入に
よって行うことができる。
野における当業者にそれ自体知られているイオン注入に
よって行うことができる。
第３図から第６図は、溝２．４と溝３．６との間にあり
、仮ばねを形成している二つの交差する壁部２０．２１
を有する本発明による曲げばね継ぎ手の一つの基本的な
実施例を示す。横方向に互いにオフセットしている■形
溝３．５はウェーハ１の一方の主面（上面）から、これ
と同じ量だけ横方向に互いにオフセットしている反対側
の■形溝２．４は他方の主面（下面）から、選択的な異
方性エツチングによりウェーハ材料１中に形成される。
、仮ばねを形成している二つの交差する壁部２０．２１
を有する本発明による曲げばね継ぎ手の一つの基本的な
実施例を示す。横方向に互いにオフセットしている■形
溝３．５はウェーハ１の一方の主面（上面）から、これ
と同じ量だけ横方向に互いにオフセットしている反対側
の■形溝２．４は他方の主面（下面）から、選択的な異
方性エツチングによりウェーハ材料１中に形成される。
上述のエツチングレジスト技術を用いれば、溝２．３の
間には壁部２０（板ばね）が残され、溝４．５の間には
壁部２１（板ばね）が残される。
間には壁部２０（板ばね）が残され、溝４．５の間には
壁部２１（板ばね）が残される。
これらの互いに交差する二つの仮ばねが一緒になって本
発明による曲げばね継ぎ手を形成している。
発明による曲げばね継ぎ手を形成している。
結晶軸の位置のために、上述の二つの交差板ばねの交差
部に斜面７．８が形成されている。この交差点６には、
エツチングマスクの大きさの選択に応じて、二つの壁部
２０．２１、別の言葉で言えば二つの交差板ばねの結合
が存在したり、あるいは板ばねまたはばね板の完全な分
離を達成することができる。エツチング技術及び結晶物
理学的な理由に起因して二つの面７．８が傾斜するため
に生じる、二つの板ばねを分離する困難は、本発明によ
れば、第５図及び第６図から分かるように、エツチング
マスクの形状を特別な大きさにすることによって回避す
ることができる。これらの二つの板ばねを分離するため
のもう一つの好ましい可能な方法は、それ自体知られて
いるイオンエツチング技術を用いることである。
部に斜面７．８が形成されている。この交差点６には、
エツチングマスクの大きさの選択に応じて、二つの壁部
２０．２１、別の言葉で言えば二つの交差板ばねの結合
が存在したり、あるいは板ばねまたはばね板の完全な分
離を達成することができる。エツチング技術及び結晶物
理学的な理由に起因して二つの面７．８が傾斜するため
に生じる、二つの板ばねを分離する困難は、本発明によ
れば、第５図及び第６図から分かるように、エツチング
マスクの形状を特別な大きさにすることによって回避す
ることができる。これらの二つの板ばねを分離するため
のもう一つの好ましい可能な方法は、それ自体知られて
いるイオンエツチング技術を用いることである。
第４図においては、■形溝を形成している斜面の角度θ
＝５４．７４°が示されている。この角度θは結晶物理
学により決められ、ここに示されている全ての実施例（
第１図を含む）に適用される。
＝５４．７４°が示されている。この角度θは結晶物理
学により決められ、ここに示されている全ての実施例（
第１図を含む）に適用される。
さらに、第２図の符号２５は、ホウ素がどの部分にドー
ピングされているかを示す破線を指している。このホウ
素のドーピングにより、溝２．４の深さを非常に良好な
再現性で制御することができる。第４図においては、こ
れに対応するドーピング層が符号２５．２６で示されて
いる。
ピングされているかを示す破線を指している。このホウ
素のドーピングにより、溝２．４の深さを非常に良好な
再現性で制御することができる。第４図においては、こ
れに対応するドーピング層が符号２５．２６で示されて
いる。
二つの壁部２０．２１（ばね板）のエツチングによる分
離を行うために、斜面７．８（第４図及び第５図参照）
はドーピングされていない状態のまま残されている（エ
ツチングの言葉ではソフト）。現在、ばね板を分離する
ための最も有利な方法は、イオンエツチング技術による
垂直切断である（第５図）。
離を行うために、斜面７．８（第４図及び第５図参照）
はドーピングされていない状態のまま残されている（エ
ツチングの言葉ではソフト）。現在、ばね板を分離する
ための最も有利な方法は、イオンエツチング技術による
垂直切断である（第５図）。
第６図は、マイクロメカニカル振り子で本発明による曲
げばね継ぎ手を使用する非常に有利な応用例を示す。こ
の振り子装置は、全体として符号ｌＯで示されている。
げばね継ぎ手を使用する非常に有利な応用例を示す。こ
の振り子装置は、全体として符号ｌＯで示されている。
実際のＴ形振り子１２は、二つの本発明による交差ばね
振り子継ぎ手１３．１４により、振り子吊り１１に直接
結合されている。ここに示されている例においては、こ
の振り子吊り１１ははりの形に設計されている。これら
の二つの交差ばね振り子継ぎ手１３．１４は互いに離れ
ており、ここに示されている例においてはＴ形振り子１
２の横ばりの各末端に配置されている。
振り子継ぎ手１３．１４により、振り子吊り１１に直接
結合されている。ここに示されている例においては、こ
の振り子吊り１１ははりの形に設計されている。これら
の二つの交差ばね振り子継ぎ手１３．１４は互いに離れ
ており、ここに示されている例においてはＴ形振り子１
２の横ばりの各末端に配置されている。
このように二つの交差ばね振り子継ぎ手１３．１４によ
りＴ形振り子１２を吊ることは次のような利点を有する
。すなわち、本発明による曲げばね継ぎ手を一つしか用
いない場合と異なり、二組（またはそれ以上の組）の本
発明による交差ばね振り子継ぎ手を支点の方向に互いに
相同な位置に互いに並べて用いるならば、二つの交差板
ばねの位置によって振り子の支点の方向に発生するどの
ような非対称性も修正することができる。
りＴ形振り子１２を吊ることは次のような利点を有する
。すなわち、本発明による曲げばね継ぎ手を一つしか用
いない場合と異なり、二組（またはそれ以上の組）の本
発明による交差ばね振り子継ぎ手を支点の方向に互いに
相同な位置に互いに並べて用いるならば、二つの交差板
ばねの位置によって振り子の支点の方向に発生するどの
ような非対称性も修正することができる。
二つまたはそれ以上の平行な交差ばね継ぎ手を用いたこ
の振り子装置は、振り子１２及び振り子吊り１１も含め
て、−枚の同一のシリコンウェーハから、密着したフレ
キシブルな振り子継ぎ手として一回の操作手順により製
造することができる。
の振り子装置は、振り子１２及び振り子吊り１１も含め
て、−枚の同一のシリコンウェーハから、密着したフレ
キシブルな振り子継ぎ手として一回の操作手順により製
造することができる。
容易に分かるように、交差ばね振り子継ぎ手１３．１４
は、振り子の方向に関して互いに相同の位置にある。
は、振り子の方向に関して互いに相同の位置にある。
互いに相同に配置された本発明による二つの曲げばね継
ぎ手によるこのような振り子吊りは、角度方向のふれの
自然周波数は非常に低いが、非常に高い並進自然周波数
を保証することができるという、以前から知られている
全ての振り子吊りに（ｅる利点を有する。この配置では
、交差板ばねは並進負荷を受け、しかも二つひと組にな
って引張り及び圧縮を受ける。例えば、一つだけ例を挙
げると、従来のタイプの仮ばね要素の場合における並進
自然周波数は約５ｋＨｚであるが、本発明による曲げば
ね継ぎ手を有する振り子の場合における対応する典型的
な値は約２０ｋＨｚまたはそれ以上である。その上、本
発明によるばね要素は、実質的にヒステリシスがなく、
少なくとも従来の設計による曲げばね継ぎ手に比べてヒ
ステリシスが非常に少ない。
ぎ手によるこのような振り子吊りは、角度方向のふれの
自然周波数は非常に低いが、非常に高い並進自然周波数
を保証することができるという、以前から知られている
全ての振り子吊りに（ｅる利点を有する。この配置では
、交差板ばねは並進負荷を受け、しかも二つひと組にな
って引張り及び圧縮を受ける。例えば、一つだけ例を挙
げると、従来のタイプの仮ばね要素の場合における並進
自然周波数は約５ｋＨｚであるが、本発明による曲げば
ね継ぎ手を有する振り子の場合における対応する典型的
な値は約２０ｋＨｚまたはそれ以上である。その上、本
発明によるばね要素は、実質的にヒステリシスがなく、
少なくとも従来の設計による曲げばね継ぎ手に比べてヒ
ステリシスが非常に少ない。
本発明による曲げばね継ぎ手によれば、支点位置、ばね
定数及び横軸剛性に関して十分に高い精度を得ることが
できる。
定数及び横軸剛性に関して十分に高い精度を得ることが
できる。
また、本発明による曲げばね継ぎ手の製造方法によれば
、支点位置、ばね定数及び横軸剛性に関して十分に高精
度の曲げばね継ぎ手を製造することができる。
、支点位置、ばね定数及び横軸剛性に関して十分に高精
度の曲げばね継ぎ手を製造することができる。
第１図は選択エツチング及びエツチングレジスト技術を
用いてウェーハ単結晶材料から製造されたマイクロメカ
ニカル曲げばね継ぎ手の一例を示す斜視図、第２図は本
発明による曲げばね継ぎ手の構成要素としてのマイクロ
メカニカル曲げばね継ぎ手を示す斜視図、第３図は本発
明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手の断面Ｖ、
第４図は本発明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ
手の一部を断面とした斜視図、第５図は第４図に示す曲
げばね継ぎ手の平面図、第６図は振り子を吊るために本
発明による曲げばね継ぎ手を二つ用いたマイクロメカニ
カル技術により製造された振り子を示す斜視図である。 図面における主要な符号の説明 １：シリコンウェーハ、 ２〜５：■形溝、６：交差
点、 ７．８：斜面、 １０：振り子装置、 １１
：振り子吊り、 １２：Ｔ形振り子、１３．１４：交
差ばね振り子継ぎ手、 ２０．２１：壁部、 ２５．
２６：ドーピング層。 代理人 弁理士 杉 浦 正 知 ＦＩＧ、６
用いてウェーハ単結晶材料から製造されたマイクロメカ
ニカル曲げばね継ぎ手の一例を示す斜視図、第２図は本
発明による曲げばね継ぎ手の構成要素としてのマイクロ
メカニカル曲げばね継ぎ手を示す斜視図、第３図は本発
明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手の断面Ｖ、
第４図は本発明によるマイクロメカニカル曲げばね継ぎ
手の一部を断面とした斜視図、第５図は第４図に示す曲
げばね継ぎ手の平面図、第６図は振り子を吊るために本
発明による曲げばね継ぎ手を二つ用いたマイクロメカニ
カル技術により製造された振り子を示す斜視図である。 図面における主要な符号の説明 １：シリコンウェーハ、 ２〜５：■形溝、６：交差
点、 ７．８：斜面、 １０：振り子装置、 １１
：振り子吊り、 １２：Ｔ形振り子、１３．１４：交
差ばね振り子継ぎ手、 ２０．２１：壁部、 ２５．
２６：ドーピング層。 代理人 弁理士 杉 浦 正 知 ＦＩＧ、６
Claims (10)
- １．選択的にエッチングされたシリコンウェーハ材料か
ら成るマイクロメカニカル曲げばね継ぎ手であって、 互いに交差し、かつ上記ウェーハの主面に対して斜めに
走る二つの板ばねが互いに並んで配置され、これらの二
つの板ばねは上記ウェーハから選択エッチングにより一
体で得られたことを特徴とする曲げばね継ぎ手。 - ２．上記板ばねはそれらの交差点で互いに接続されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の曲げば
ね継ぎ手。 - ３．上記板ばねはそれらの交差点で互いに分離されてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の曲げば
ね継ぎ手。 - ４．上記曲げばね継ぎ手は振り子に用いられ、この振り
子は振り子締結部材とともに一枚のウェーハから一体で
製造され、少なくとも一つの上記曲げばね継ぎ手が上記
振り子締結部材と振り子本体との間の結合部に配置され
ていることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項
のいずれか一項記載の曲げばね継ぎ手。 - ５．上記振り子はＴ形の形状を有し、互いに相同に配置
されている二つの上記曲げばね継ぎ手により上記振り子
締結部材に結合されていることを特徴とする特許請求の
範囲第４項記載の曲げばね継ぎ手。 - ６．支点位置、曲げばね定数及び横軸剛性に関して高精
度の曲げばね継ぎ手を選択エッチング技術によりシリコ
ンウェーハから製造するための曲げばね継ぎ手の製造方
法であって、 二つの交差板ばね要素が上記シリコンウェーハの共同的
な二面エッチングにより形成されることを特徴とする曲
げばね継ぎ手の製造方法。 - ７．互いに並んで、しかし横方向に互いにオフセットし
て配置されている、上記シリコンウェーハの二つの主面
からの異方性選択エッチングにより形成された二つのＶ
形溝により上記交差板ばね要素が製造され、これらの交
差板ばね要素は上記エッチングの間に上記ウェーハの一
方の主面上の溝と他方の主面上の溝との間に形成される
傾斜した壁部により形成され、かつ上記ばね板の厚さは
エッチングレジスト技術により制御されることを特徴と
する特許請求の範囲第６項記載の曲げばね継ぎ手の製造
方法。 - ８．上記ばね板の厚さを決定するために、上記ばね板の
少なくとも一方の面にドーピングするためのエッチング
レジスト薬剤としてホウ素が用いられることを特徴とす
る特許請求の範囲第７項記載の曲げばね継ぎ手の製造方
法。 - ９．上記交差ばね板はそれらの交差部においてエッチン
グ形状及び異方性エッチングの程度の適切な選択により
互いに分離されることを特徴とする特許請求の範囲第７
項記載の曲げばね継ぎ手の製造方法。 - １０．上記交差ばね板はそれらの交差部においてイオン
エッチングにより互いに分離されることを特徴とする特
許請求の範囲第７項記載の曲げばね継ぎ手の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP87100744A EP0275338B1 (de) | 1987-01-20 | 1987-01-20 | Biegefedergelenk und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP87100744.9 | 1987-01-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01177212A true JPH01177212A (ja) | 1989-07-13 |
| JPH0413883B2 JPH0413883B2 (ja) | 1992-03-11 |
Family
ID=8196690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62336787A Granted JPH01177212A (ja) | 1987-01-20 | 1987-12-28 | 曲げばね継ぎ手及びその製造方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4953834A (ja) |
| EP (1) | EP0275338B1 (ja) |
| JP (1) | JPH01177212A (ja) |
| AT (1) | ATE55632T1 (ja) |
| CA (1) | CA1323639C (ja) |
| DE (1) | DE3764354D1 (ja) |
| ES (1) | ES2017941B3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU643627B2 (en) * | 1988-12-20 | 1993-11-18 | Rtz Mining And Exploration Ltd. | Flexural pivot bearing |
| AU627820B2 (en) * | 1988-12-20 | 1992-09-03 | Rtz Mining And Exploration Ltd. | Gravity gradiometer |
| GB2247717B (en) * | 1990-09-06 | 1995-03-08 | Raymond Guthrie | Hinge element |
| FR2682728B1 (fr) * | 1991-10-21 | 1996-02-09 | Sfim | Articulation a la cardan plane, procede de realisation, gyroscope et support orientable comportant une telle articulation. |
| US5806181A (en) * | 1993-11-16 | 1998-09-15 | Formfactor, Inc. | Contact carriers (tiles) for populating larger substrates with spring contacts |
| US20020053734A1 (en) | 1993-11-16 | 2002-05-09 | Formfactor, Inc. | Probe card assembly and kit, and methods of making same |
| US6741085B1 (en) * | 1993-11-16 | 2004-05-25 | Formfactor, Inc. | Contact carriers (tiles) for populating larger substrates with spring contacts |
| US5994152A (en) | 1996-02-21 | 1999-11-30 | Formfactor, Inc. | Fabricating interconnects and tips using sacrificial substrates |
| US8033838B2 (en) | 1996-02-21 | 2011-10-11 | Formfactor, Inc. | Microelectronic contact structure |
| TW334622B (en) * | 1996-04-17 | 1998-06-21 | Esec Sa | Apparatus for making wire connections on semiconductor chips |
| US5711063A (en) * | 1996-06-11 | 1998-01-27 | Seagate Technology, Inc. | Method of forming a suspension fabricated from silicon |
| FR2754577B1 (fr) * | 1996-10-11 | 1998-12-11 | Suisse Electronique Microtech | Pivot flexible planaire a modules unitaires monolithiques |
| US5879570A (en) * | 1997-01-14 | 1999-03-09 | Seagate Technology, Inc. | One piece flexure for a hard disc file head with selective nickel plating |
| US6690185B1 (en) | 1997-01-15 | 2004-02-10 | Formfactor, Inc. | Large contactor with multiple, aligned contactor units |
| US5850320A (en) * | 1997-05-13 | 1998-12-15 | Seagate Technology, Inc. | Head-gimbal assembly with reduced vertical spacing envelope and alignment structures |
| US7215131B1 (en) | 1999-06-07 | 2007-05-08 | Formfactor, Inc. | Segmented contactor |
| US7008426B2 (en) | 2001-12-14 | 2006-03-07 | Paul Kamaljit S | Bone treatment plate assembly |
| JP4572911B2 (ja) * | 2007-06-11 | 2010-11-04 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器 |
| EP2497428B1 (de) | 2011-03-11 | 2015-02-11 | EMPA Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt | Nachgiebige Werkzeuge |
| US8902010B2 (en) | 2013-01-02 | 2014-12-02 | Motorola Mobility Llc | Microelectronic machine-based ariable |
| GB201417705D0 (en) * | 2014-10-07 | 2014-11-19 | Rolls Royce Plc | Locking member |
Family Cites Families (15)
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|---|---|---|---|---|
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| FR689387A (fr) * | 1930-02-04 | 1930-09-05 | Asea Ab | Transformateur pour la prise de courants biphasés d'un réseau triphasé |
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| BE689387A (ja) * | 1966-03-21 | 1967-04-14 | ||
| US3920482A (en) * | 1974-03-13 | 1975-11-18 | Signetics Corp | Method for forming a semiconductor structure having islands isolated by adjacent moats |
| CH642461A5 (fr) * | 1981-07-02 | 1984-04-13 | Centre Electron Horloger | Accelerometre. |
| EP0078337B1 (de) * | 1981-10-30 | 1987-04-22 | Ibm Deutschland Gmbh | Kontakteinrichtung zur lösbaren Verbindung elektrischer Bauteile |
| US4699006A (en) * | 1984-03-19 | 1987-10-13 | The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Vibratory digital integrating accelerometer |
| US4542397A (en) * | 1984-04-12 | 1985-09-17 | Xerox Corporation | Self aligning small scale integrated circuit semiconductor chips to form large area arrays |
| DE3428820C2 (de) * | 1984-08-04 | 1986-11-06 | Messerschmitt-Bölkow-Blohm GmbH, 8012 Ottobrunn | Schwingungsisolator |
| JPS6197572A (ja) * | 1984-10-19 | 1986-05-16 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体加速度センサの製造方法 |
| US4626244A (en) * | 1985-02-01 | 1986-12-02 | Consolidated Controls Corporation | Implantable medication infusion device |
| US4700817A (en) * | 1985-06-27 | 1987-10-20 | Nippon Kokan Kabushiki Kaisha | Dynamic vibration absorber with spring-supported pendulum |
| US4670092A (en) * | 1986-04-18 | 1987-06-02 | Rockwell International Corporation | Method of fabricating a cantilever beam for a monolithic accelerometer |
| US4685996A (en) * | 1986-10-14 | 1987-08-11 | Busta Heinz H | Method of making micromachined refractory metal field emitters |
-
1987
- 1987-01-20 EP EP87100744A patent/EP0275338B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-20 AT AT87100744T patent/ATE55632T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-01-20 ES ES87100744T patent/ES2017941B3/es not_active Expired - Lifetime
- 1987-01-20 DE DE8787100744T patent/DE3764354D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-28 JP JP62336787A patent/JPH01177212A/ja active Granted
-
1988
- 1988-01-20 US US07/146,295 patent/US4953834A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-01-20 CA CA000556935A patent/CA1323639C/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0275338B1 (de) | 1990-08-16 |
| CA1323639C (en) | 1993-10-26 |
| ES2017941B3 (es) | 1991-03-16 |
| JPH0413883B2 (ja) | 1992-03-11 |
| ATE55632T1 (de) | 1990-09-15 |
| DE3764354D1 (de) | 1990-09-20 |
| US4953834A (en) | 1990-09-04 |
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