特許 6013605 複合材料の製造方法及びアライメント装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6013605

(24)【登録日】2016年9月30日

(45)【発行日】2016年10月25日

(54)【発明の名称】複合材料の製造方法及びアライメント装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 41/18 20060101AFI20161011BHJP

   H01L 41/338 20130101ALI20161011BHJP

   H01L 41/33 20130101ALI20161011BHJP

【ＦＩ】

   H01L41/18

   H01L41/338

   H01L41/33

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-526453(P2015-526453)

(86)(22)【出願日】2012年8月8日

(65)【公表番号】特表2015-530741(P2015-530741A)

(43)【公表日】2015年10月15日

(86)【国際出願番号】KR2012006291

(87)【国際公開番号】WO2014025076

(87)【国際公開日】20140213

【審査請求日】2015年3月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】514127460

【氏名又は名称】アルピニオン メディカル システムズ カンパニー リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＡＬＰＩＮＩＯＮ ＭＥＤＩＣＡＬ ＳＹＳＴＥＭＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000408

【氏名又は名称】特許業務法人高橋・林アンドパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】シン，ウンヒ

(72)【発明者】

【氏名】イ，スソン

(72)【発明者】

【氏名】ペ，ピョングク

(72)【発明者】

【氏名】キム，ソンハク

【審査官】 小山 満

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００８／００２０１５３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００７−５０１５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−２２４４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１７９３９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７２３４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０３９８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０１１６３４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０２２７４２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００４／１０２７９５（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 特開平０６−０３８２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ４１／００−４１／４７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の材料をダイシングし、複数のポストと複数のカーフを有する第１のスラブを設ける工程と、
第２の材料をダイシングし、前記第１のスラブと異なって複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、
前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程、及び
前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料を充填する工程とを順番関係なく含み、
前記結合する工程において前記第１のスラブの両方または一方の端に位置する最外殻のポストが前記最外殻のポストに対応する前記第２のスラブのカーフにアライメントシムと一緒に挿入され、嵌合するように前記最外殻のポストの外側面にアライメントシムが付着することを特徴とする複合材料の製造方法。

【請求項2】

前記アライメントシムの高さは前記第１のスラブの厚さより低いことを特徴とする請求項１に記載の複合材料の製造方法。

【請求項3】

前記アライメントシムの形状は、矩状、鉤形の形状、及び「コ」字状のうち、いずれか一つであることを特徴とする請求項１に記載の複合材料の製造方法。

【請求項4】

第１の材料をダイシングし、複数のポストと複数のカーフを有する第１のスラブを設ける工程と、
第２の材料をダイシングし、前記第１のスラブと異なって複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、
前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合って結合するように配置した後にアライメントする工程、及び
前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料を充填する工程とを順番関係なく含み、
前記アライメントのために、前記第１のスラブ及び第２のスラブを固定する一対の固定治具と、前記一対の固定治具を加圧する一対の加圧手段と、前記一対の加圧手段の間において前記一対の固定治具のうち、少なくとも一つが摺動自在になるように前記一対の加圧手段の少なくとも一つの内面に設置されるガイド、及び前記第１のスラブまたは前記第２のスラブの前記一対の加圧手段の間での移動距離を確認する顕微鏡と、を含むアライメント装置を使用することを特徴とする複合材料の製造方法。

【請求項5】

前記第１の材料または前記第２の材料のうち、少なくとも一つは圧電材料であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項6】

前記カーフ材料はポリマーまたはエポキシであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項7】

前記カーフ材料を充填する工程は、前記充填の際に内部気泡を無くす脱泡工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項8】

前記第１のスラブまたは前記第２のスラブの前記ポストの間に前記カーフ材料を充填する工程の後に、前記カーフ材料を硬化させる工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項9】

前記カーフ材料を充填及び硬化させる工程は、前記第１のスラブ及び第２のスラブの変形を防止するために前記第１のスラブ及び第２のスラブの全体を加圧しながら行われることを特徴とする請求項８に記載の複合材料の製造方法。

【請求項10】

前記第１のスラブまたは前記第２のスラブのポストだけを残し、ダイシングされない部分及び側面部分を除去する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の複合材料の製造方法。

【請求項11】

前記第１のスラブまたは前記第２のスラブのダイシングされない部分及び側面部分の除去工程は、ラッピングまたはグラインドマシーンを使用することを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。

【請求項12】

前記第１のスラブまたは前記第２のスラブのダイシングされない部分及び側面部分の除去工程の後に、前記複合材料の上部と下部に伝導性材料を塗布する工程、及び前記複合材料に電極を形成するポーリング工程をさらに含むことを特徴とする請求項１０に記載の複合材料の製造方法。

【請求項13】

複数のポストと複数のカーフを有する第１のスラブと前記第１のスラブと異なって複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを相互に噛み合わせて結合するように配置した後にアライメントする装置において、
前記第１のスラブ及び第２のスラブを固定する一対の固定治具と、
前記一対の固定治具を加圧する一対の加圧手段と、
前記一対の加圧手段の間で前記一対の固定治具のうち、一つが摺動自在になるように前記一対の加圧手段のうち、少なくとも一つの内面に設置されるガイド、及び
前記第１のスラブまたは前記第２のスラブの前記一対の加圧手段の間での移動距離を確認する顕微鏡と、を含むアライメント装置。

【請求項14】

前記一対の固定治具のうち、少なくとも一つが前記一対の加圧手段の間で移動する距離を測定するマイクロメータをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載のアライメント装置。

【請求項15】

前記固定治具が前記第１のスラブ及び前記第２のスラブを固定するために真空ポンプを用いることを特徴とする請求項１３に記載のアライメント装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施例は複合材料（composite）をアライメントする方法及びそのアライメント装置に関する。さらに詳細には複合材料の製造工程の一つであるインターデジタルボンド（interdigital bonded）法において一対の圧電材料をアライメントする方法及びそのアライメント装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この部分に記述された内容は単に本発明の実施例に関する背景情報を提供するに留まるものであって従来技術を構成するものはない。

【0003】

圧電材料とは機械的応力によって電気的分極を起こし、外部に電荷を発生させる材料を言う。換言すると、機械的なエネルギーを電気的なエネルギーに変換させる、もしくはその逆に変換させる材料をいう。

【0004】

圧電複合材料は既存の圧電セラミックスの短所を補うために高分子材料を母材にし、圧電セラミックスを挿入材料とする複合材料として水中通信及び探知用ソナー、非破壊検査、医療診断機などの多様な分野で使用される超音波トランスデューサーの材料になる。

【0005】

圧電複合材料（piezo-composite）を製作する方法として、ダイス・アンドフィル（Dice and fill）法、モールディング・テクニック（Molding technique）法、スタック・アンド・ボンディング（Stack and bonding）法、マイクロ・マシニング（Micro-machining）法、インターデジタルボンド法などがある。

【0006】

このうち、インターデジタルボンド法は圧電材料の二つの板を等しいカーフ（kerf）幅とピッチ（pitch）でダイシング（dicing）し、各板のポスト（post）とカーフが相互に噛み合うようにアライメントしてカーフ材料（kerf material）３０を充填して複合材料を作製する技法である。

【0007】

インターデジタルボンド法は機械的な方法を用いた複合材料製作方法の中で比較的細いカーフ幅を具現することができる方法として、高周波の複合材料（high frequency composite）を製作するのに有利であり、エッチング（etching）のような化学的な方法を用いずとも細いカーフ幅を具現することができる長所がある。

【0008】

インターデジタルボンド法においてミスアライメント（misalignment）が出る場合は所望の性能の複合材料を得にくい。したがってアライメント工程は一番重要な工程の一つである。しかし正確にアライメントする方法に関する技術が不足していることが現実である。

【0009】

米国公開公報（ＵＳ２００８/００２０１５３）はインターデジタルボンド法によって製作された複合材料において前記複合材料の製造方法としてアライメントポストとアライメントカーフを提示し、このようなアライメントポスト及びアライメントカーフを作るための４つの方法を提示する。すなわち、前記従来の技術は複数のポストと複数のカーフを有する一対のスラブ（slab）を前記複数のポストと複数のカーフが相互に噛み合うように結合させ、前記一対のスラブのうち、いずれか一方のスラブが有する複数のポスト及び複数のカーフのうち、一つ以上をアライメントポストまたはアライメントカーフに製作してアライメントする方法を提示している。

【0010】

しかし、この方法は前記アライメントポストまたはアライメントカーフが複数のポストまたは複数のカーフの間に位置するようになるため、後に二つの圧電材料を結合させて複合材料を作った後に、前記複合材料を研磨ないし切断する工程において前記複合材料の中間部分を切断しなければならないという短所がある。その結果、複合材料の製造工程が複雑になり、製造コストも増加するという問題があり、正確なアライメントになっていない場合は高周波の複合材料を得ることができないという問題がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の一実施例は、複合材料を製作するためにインターデジタルボンド法を適用する場合において、所望の性能の複合材料を得るべく正確なアライメントができる方法を提供することを主な目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と少なくとも一つのアライメントポスト（alignment post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングし、複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程、及び、前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料（kerf material）を充填する工程とを順番関係なく含み、前記アライメントポストは、前記第１のスラブの両方または一方の端に位置し、前記アライメントポストに対応する前記第２のスラブのカーフに嵌合するように前記第１のスラブのポストよりも幅が広いことを特徴とする複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0013】

また、本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングして複数のポストと複数のカーフと少なくとも一つのアライメントカーフ（alignment kerf）を有する第２のスラブを設ける工程と、前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程、及び、前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料（kerf material）を充填する工程とを順番関係なく含み、前記アライメントカーフは、前記第２のスラブの両方または一方の端に位置し、前記アライメントカーフに対応する前記第１のスラブのポストに嵌合するように前記第２のスラブのカーフよりも幅が細いことを特徴とする複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0014】

また、本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と少なくとも一つのアライメントポスト（alignment post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングして複数のポストと複数のカーフと少なくとも一つのアライメントカーフ（alignment kerf）を有する第２のスラブを設ける工程と、前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程、及び、前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料（kerf material）を充填する工程とを順番関係なく含み、前記アライメントポストは、前記第１のスラブの両方または一方の端に位置し、前記アライメントポストに対応する前記第２のスラブのカーフまたはアライメントカーフに嵌合するように前記第１のスラブのポストよりも幅が広く、前記アライメントカーフは、前記第２のスラブの両方または一方の端に位置し、前記アライメントカーフに対応する前記第１のスラブのポストまたはアライメントポストに嵌合するように前記第２のスラブのカーフよりも幅が細いことを特徴とする複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0015】

また、本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングして前記第１のスラブと異なって複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程、及び、前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料（kerf material）を充填する工程とを順番関係なく含み、前記結合する工程で前記第１のスラブの両方または一方の端に位置する最外殻のポストが前記最外殻のポストに対応する前記第２のスラブのカーフにアライメントシム（alignment shim）と一緒に挿入されて嵌合するように前記最外殻のポストの外側面にアライメントシムが付着することを特徴とする複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0016】

また、本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングして前記第１のスラブと異なって、複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、前記第２のスラブの全部または一部のカーフに前記第１のスラブと前記第２のスラブをアライメントさせるマイクロボール（micro ball）が添加されたカーフ材料（kerf material）を充填する工程、及び、前記第１のスラブと第２のスラブを相互に噛み合うように結合する工程とを含む複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0017】

また、本発明の一実施例は、第１の材料をダイシング（dicing）し、複数のポスト（post）と複数のカーフ（kerf）を有する第１のスラブ（slab）を設ける工程と、第２の材料をダイシングして前記第１のスラブと異なって、複数のポストと複数のカーフを有する第２のスラブを設ける工程と、前記第１のスラブと前記第２のスラブを相互に噛み合って結合するように配置した後にアライメントする工程、及び、前記第１のスラブのポストと前記第２のスラブのポストとの間にカーフ材料（kerf material）を充填する工程とを順番関係なく含み、前記アライメントのために、前記第１のスラブ及び第２のスラブを固定する一対の固定治具（jig）、前記一対の固定治具を加圧する一対の加圧手段、前記一対の加圧手段の間において前記一対の固定治具のうちの一つが摺動自在になるように前記一対の加圧手段の少なくとも一つの内面に設置されるガイド（guide）及び前記第１のスラブまたは前記第２のスラブの前記一対の加圧手段の間での移動距離を確認する顕微鏡を含むアライメント装置を使用することを特徴とする複合材料（composite）の製造方法を提供する。

【0018】

また、本発明の一実施例は、前記の方法で製造された複合材料（composite）を提供する。

【発明の効果】

【0019】

本発明によるインターデジタルボンド法によって製造される複合材料をアライメントする方法は正確なアライメントが可能になることから、高周波の複合材料を製作することができる。

【0020】

また、複合材料の製造工程が単純、かつ簡単であることから、製造コスト及び製造時間が減る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】インターデジタルボンド法を用いた複合材料の製作工程を説明する概略図である。

【図2】アライメントポストを用いてアライメントする方法を説明する概念図である。

【図3】アライメントカーフを用いてアライメントする方法を説明する概念図である。

【図4】アライメントシムを用いてアライメントする方法を示す概念図である。

【図5】アライメントシムを用いてアライメントする場合のダイシング寸法を示す図である。

【図6】第１のスラブの一側面にアライメントシムを重ね当て、他側面はアライメントポストを形成した様相を示す図である。

【図7】アライメントポストを用いて複合材料を製造する方法を示す図である。

【図8】アライメントシムを用いて複合材料を製造する方法を示す図である。

【図9】マイクロボールを用いてアライメントする方法を示す概念図である。

【図10】マイクロボールを用いて複合材料を製造する方法を示す図である。

【図11】第１のスラブと第２のスラブをアライメントする装置を示す概略図である。

【図12】一対の固定治具に一対のスラブを載置して固定した様相を示す図である。

【図13】第１のスラブの複数のポストが第２のスラブの複数のカーフに挿入されるように、または第２のスラブの複数のポストが第１のスラブの複数のカーフに挿入されるように、第１のスラブと第２のスラブを結合してカーフ材料を充填することを示す図である。

【図14】第１のスラブと第２のスラブの不要な部分を取り除き、伝導体を蒸着させることを説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

添付した図面を参照して本発明の実施例に係るインターデジタルボンド（interdigital bond）方法によって製造される複合材料（composite）の製造工程においてアライメント方法及びアライメント装置５０について詳細に説明する。本発明は多様な変更ができ、様々な形態を有することができるところ、特定の実施例を図面に例示して本文に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の開示形態に限定しようとするものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれるすべての変更、均等物ないし代替物を含むものとして理解しなければならない。各図面を説明しながら類似の参照符号を類似の構成要素に対して使用した。添付された図面において、構造物の寸法は本発明の明確性を期するために実際より拡大したり、概略的な構成を理解するために実際より縮小したりして図示したものである。

【0023】

また、第１及び第２などの用語は多様な構成要素を説明するために用いられる場合があるが、前記構成要素は前記用語によって限定されてはならない。前記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的でのみ使用される。例えば、本発明の権利範囲を逸脱しないで第１の構成要素は第２の構成要素として命名したり、これと類似して第２の構成要素も第１の構成要素として命名したりする場合がある。一方、異なる意味で正義しない限り、技術的、あるいは科学的な用語を含みながらここで用いられるすべての用語は本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されるものと同一の意味を有する。一般的に使用され、予め定義されているのと同様の用語は関連技術の文脈上で有する意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、本出願にて明確に定義しない限り、理想的、あるいは過度に形式的な意味に解釈されない。

【0024】

図１は、インターデジタルボンド法を用いた複合材料の製作工程を説明する概略図である。図１（ａ）は、圧電材料にダイシング作業によって複数のポスト（post）と複数のカーフ（kerf）を形成したスラブ（slab）を図示している。ここでポストとは、スラブの複数の突出部を言う。また、カーフとは、突出部と突出部との間の空間を言う。図１（ｂ）は一つのスラブのポストともう一つのスラブのポストが相互に噛み合うように一対のスラブを結合させたものである。換言すると、一つのスラブのポストが他の一つのスラブの前記ポストに対応するカーフに挿入されるように両スラブを結合させておいたものを図示したものである。図１（ｃ）は両スラブにおいてポストだけを残し、ダイシングされない部分１、２を取り除いて複合材料を完成したものを図示している。

【0025】

インターデジタルボンド方式によって複合材料を製造する方法は次の工程からなる。

【0026】

（１）複数のポストと複数のカーフが形成された第１のスラブと第２のスラブを設ける工程。

【0027】

ここで、第１のスラブの複数のポストの全部または一部は第２のスラブの複数のカーフの全部または一部に対応する。

【0028】

（２）第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが相互に噛み合うように第１のスラブと第２のスラブを結合する工程。

【0029】

インターデジタルボンド法を適用する際に、カーフの幅はポストの幅よりも大きい。その結果、第１のスラブのポストが第２のスラブのカーフに容易に挿入される。また、第２のスラブのポストが第１のスラブのカーフに容易に挿入される。第１のスラブのポストと第２のスラブのポストとの間には空間が形成される。このポストとポストの間の空間の幅は複合材料の最終的なカーフ幅になることができる

【0030】

（３）第１のスラブと第２のスラブが結合した状態で第１のスラブまたは第２のスラブのうち、少なくとも一つを移動させ、第１のスラブのポストと第２のスラブのポストが相互に均一の間隔で並列配置されるようにアライメントする工程。

【0031】

（４）第１のスラブのポストと第２のスラブのポストとの間に形成された空間にカーフ材料３０を充填して硬化させる工程。

【0032】

（５）第１のスラブと第２のスラブのポスト、及びカーフ材料３０を残し、ダイシングされない部分１、２及び側面部分を除去する工程。

【0033】

（６）第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが相互に噛み合って結合した複合材料の上部と下部に伝導性材料を塗布し、電極を形成して複合材料をポーリング（poling）する工程。

【0034】

本方法のうち、第１のスラブのポストと第２のスラブのポストが一定の間隔で並列配置されるようにアライメントする工程は複合材料の性能と密接な関連があることから非常に重要である。本発明は複合材料をインターデジタルボンド法で製造するにおいて正確なアライメントをするための多様な方法を提示する。

【0035】

図２は、アライメントポスト１１、１２を用いてアライメントする方法を説明する概念図である。本発明に係る一実施例としての複合材料の製作工程は第１のスラブの両方、または一方の端にアライメントポスト（alignment post）１１、１２を形成してアライメントする方法を提供する。

【0036】

アライメントポスト１１、１２は、スラブに形成された複数のポストのうち、最外殻に位置したポストとして第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが相互に噛み合いながら第１のスラブと第２のスラブが結合する時に、第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが相互に一定の間隔を維持しながら配置するようにするために形成されたポストである。アライメントポスト１１、１２は、第１のスラブの両方の端に二つが形成される場合も、一方の端に一つが形成される場合もある。図２は、第１のスラブの両方の端にアライメントポスト１１、１２が形成された場合を図示している。

【0037】

アライメントポスト１１、１２は、アライメントポスト１１、１２以外の他のポストよりも広い幅を有するようにする。図２を参照すると、アライメントポスト１１、１２はアライメントポスト１１、１２に対応するカーフに両面がすべて密着して挿入することもできる。第１のスラブのアライメントポスト１１、１２がこれに対応するカーフに両側面で密着されて結合する場合は、アライメントポスト１１、１２の幅はアライメントポスト１１、１２が挿入されるカーフの幅より僅かに小さなことが望ましい。また、アライメントポストはアライメントポストに対応するカーフに一側面だけが密着されて挿入される場合もある。図２（ａ）は、両側面が密着されて挿入された場合を示し、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は一側面だけが密着されて挿入された場合を示す。

【0038】

以下の図面は一側面だけに密着されて挿入される場合を実施例として図示する。

【0039】

また、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は、アライメントポスト１１、１２にアライメントする場合の一実施例としてのダイシング寸法を示す。図２を参照すると、Ｔはポストとポストとの間に形成される空間の幅、すなわち最終的なカーフの幅である。Ｋはカーフの幅である。Ｐはポストの幅である。Ｐ１はアライメントポスト１１、１２の幅である。Ｋ’はアライメントポスト１１、１２が挿入されるカーフの幅である。Ｐ２は第２のスラブの端に形成されたポストの幅である。この場合、Ｋ＝Ｔ×２＋Ｐの関係式が成立する。また、Ｋ’＝Ｐ１＋Ｔの関係式が成立する。アライメントポスト１１、１２の幅Ｐ１がさらに大きくなるとその大きくなった分だけ、対応するカーフの幅Ｋ’も大きくなる。ＫとＫ’は同じの場合も、Ｋ’がＫよりも大きい場合もある。図２（ｂ）は、Ｋ’とＫが同じの場合を図示する。図２（ｃ）は、Ｋ’がＫより大きい場合を図示する。Ｐ１とＫ’が大きくなるとＰ２は小さくできる。すなわち、大きくなったアライメントポストの幅Ｐ１の分だけ、第２のスラブの最外殻に位置したポストの幅Ｐ２は小さくできる。

【0040】

図３は、アライメントカーフ１３、１４を用いてアライメントする方法を説明する概念図である。本発明に係る一実施例としての複合材料製造工程は第２のスラブの両方または一方の端にアライメントカーフ（alignment shim）１３、１４を形成してアライメントする方法を提供する。

【0041】

アライメントカーフ１３、１４はスラブに形成された複数のカーフのうち、最外殻に位置したカーフとしてアライメントポスト１１、１２と同様に、第１のスラブと第２のスラブが互いのポストを噛み合うようにして結合する時に、第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが互いに一定の間隔を維持しながら配置されるようにするために形成されたカーフである。アライメントカーフ１３、１４は第２のスラブの両方の端に二つが形成される場合があり、一方の端に一つが形成される場合もある。図３は第２のスラブの両方の端にアライメントカーフ１３、１４が形成された場合を図示している。

【0042】

アライメントカーフ１３、１４はアライメントカーフ１３、１４以外の他のカーフよりも細い幅を有するようにする。図面に図示しなかったが、アライメントカーフ１３、１４はアライメントカーフ１３、１４に対応するポストに両面がすべて密着して結合される場合があり（図示せず）、一側面だけが密着して結合される場合もある。図３はアライメントカーフ１３、１４の一側面だけが密着して結合される場合を示す。

【0043】

図３（ａ）は、アライメントカーフが形成された第２のスラブに第１のスラブが結合される前の様相を示す図面である。図３（ｂ）及び度３（ｃ）は、アライメントカーフ１３、１４にアライメントする場合の一実施例としてのダイシング寸法を示す。

【0044】

図３を参照すると第２のスラブの両方の端に形成されたポストは他のポストより幅が広い。その代りに、第２のスラブの両方の端に形成されたアライメントカーフ１３、１４は幅が細い。その結果、第１のスラブの二つの最外殻のポストそれぞれの外側面が第２のスラブのアライメントカーフの内面と密着し、両スラブが噛み合うように結合されていることが分かる。

【0045】

図３（ｂ）を参照すると、Ｔはポストとポストとの間に形成される空間の幅、すなわち最終的なカーフの幅である。Ｋはカーフの幅である。Ｐはポストの幅である。Ｋ１はアライメントカーフ１３、１４の幅である。Ｐ’はアライメントカーフ１３、１４が挿入されるポストの幅である。Ｐ２は第２のスラブの端に形成されたポストの幅である。この場合、Ｋ＝Ｔ×２＋Ｐの関係式が成立する。また、Ｋ１＝Ｐ’＋Ｔの関係式が成立する。アライメントカーフ１３、１４の幅Ｋ１がより細くなるとその細くなった分だけ、対応するポストの幅Ｐ’も細くなる。ＰとＰ’は同じの場合があり、Ｐ’がより細い場合もある。図３（ｂ）はＰ’とＰが同じの場合を図示する。図３（ｃ）はＰ’がＰより小さい場合を図示する。Ｋ１とＰ’が小さくなるとＰ２は大きくできる。すなわち小さくなったアライメントカーフの幅Ｋ１の分だけ、第２のスラブの最外殻に位置したポストの幅Ｐ２は大きくできる。

【0046】

第１のスラブにアライメントポストがある場合、または第２のスラブにアライメントカーフがある場合のそれぞれについて説明したが、第１のスラブにアライメントポストが第２のスラブのアライメントカーフに嵌合されてアライメントする場合も考えられる。また、複合材料の一側面ではアライメントポストがカーフに嵌合され、他側面ではアライメントカーフがポストに嵌合されてアライメントがなされる場合も考えられる。

【0047】

第１のスラブは第１の材料を一方向にダイシング（dicing）して製作することができる。第２のスラブは第２の材料を一方向にダイシングして製作することができる。ダイシングはダイシングソー（dicing saw）のような機械を用いて施すことができる。

【0048】

第１の材料及び第２の材料の横、縦及び厚さの長さは、最終的に製作される複合材料より大きく製作する。そうすることで研磨加工をして要求される寸法の複合材料を製作できる。第１の材料及び第２の材料のうち、少なくとも一つは圧電材料である場合がある。圧電材料としてはＰＺＴや単結晶（single crystal）などが利用できる。

【0049】

図４は、アライメントシム２１、２２を用いてアライメントする方法を示す概念図である。図４を参照すると第１のスラブと第２のスラブが結合する工程において第１のスラブの両方、または一方の端に位置する最外殻のポストが最外殻のポストに対応する第２のスラブのカーフにアライメントシム（alignment shim）２１、２２と一緒に挿入され、嵌合するように最外殻のポストの外側面にアライメントシム２１、２２を重ね当てることができる。

【0050】

アライメントシム２１、２２は圧電素子やエポキシなどの物質が利用できるがこれに限定されない。複合材料の製作が完了するまでに装着されていなければならないことから、１回のみ使用できる。アライメントシム２１、２２の高さは第１のスラブの厚さより大きくても、小さくても良いが、カーフ充填及び硬化のために加圧を施す場合は、第１のスラブの厚さより小さい方が望ましい。アライメントシム２１、２２の形態は図４にて示されたように直線型（図４ａ）、鉤形の形状（図４ｂ）及び「コ」字状（図４ｃ）中のうち一つである場合があり、その以外にもさまざまな形態で設けることができる。

【0051】

また、図４及び図５はアライメントシム２１、２２を用いてアライメントする場合の一実施例としてのダイシング寸法を示す。図４を参照するとＴはポストとポストとの間に形成される空間の幅である（これは複合材料の最終的なカーフ幅となる）。Ｋはカーフの幅である。Ｐはポストの幅である。Ｓはアライメントシム２１、２２の幅である。この場合、Ｋ＝Ｔ×^＊２＋Ｐの関係式が成立する。またＫ’＝Ｓ＋Ｐ＋Ｔの関係式が成立する。アライメントシム２１、２２の幅Ｓがさらに広くなるとその広くなった分だけ対応するカーフの幅Ｋ’も広くなる。ＫとＫ’は同じの場合があり、Ｋ’がより広い場合もある。図４はＫ’とＫが同じの場合である。図５はＫ’がＫより大きい場合である。

【0052】

図６は、第１のスラブの一側面にアライメントシム２１を重ね当て、他側面はアライメントポスト１２を形成した様相である。図６のようにアライメントシム２１とアライメントポスト１２のすべてを使ってアライメントする方法も提供できる。

【0053】

図７は、アライメントポスト１１、１２を用いて複合材料を製造する方法を示す。図７を参照すると、アライメントポスト１１、１２を用いて複合材料を製造する方法は複数のポストと複数のカーフを備え、両側面には前記複数のポストよりも幅が大きいアライメントポスト１１、１２を形成した第１のスラブと複数のポストと複数のカーフを形成した第２のスラブを設ける工程（図７ａ）と、第１のスラブのアライメントポスト１１、１２の外側面が第２のスラブの最外殻のポストの内側面に密着するように結合する工程（図７ｂ）、及び第１のスラブのポストと第２のスラブのポストとの間に形成された空間にカーフ材料３０を充填する工程（図７ｃ）と、からなる。

【0054】

図８は、アライメントシム２１、２２を用いて複合材料を製造する方法を示す。図８において左側の図は側面図であり、右側の図は平面図である。図８を参照すると、アライメントシム２１、２２を用いて複合材料を製造する方法は複数のポストと複数のカーフを形成した第１のスラブと複数のポストと複数のカーフを形成した第２のスラブを設ける工程（図８ａ）と、第１のスラブの外側面にアライメントシム２１、２２を重ね当て、前記アライメントシム２１、２２と第１のスラブの最外殻のポストが第２のスラブの両端に形成されたカーフに挿入されて嵌合する工程（図８ｂ）、及び第１のスラブのポストと第２のスラブのポストとの間に形成された空間にカーフ材料３０を充填する工程（図８ｃ）と、からなる。

【0055】

アライメントポスト１１、１２を用いてアライメントする方法とアライメントシム２１、２２を用いてアライメントする方法のすべて、第１のスラブ及び第２のスラブの複数のポストの要求される幅と複数のカーフの要求される幅とを含むアライメント基準（alignment criteria）（アライメント基準にはアライメントポスト１１、１２の幅、またはアライメントシム２１、２２の幅が含まれうる。）、すなわち第１のスラブのポストと第２のスラブのポストが一定の間隔を維持するようにするアライメント基準を決定する工程が追加でき、前記アライメント基準にしたがって第１の材料及び第２の材料をダイシングして第１のスラブ及び第２のスラブを設ける。

【0056】

図９は、マイクロボール（micro ball）４０を用いてアライメントする方法を示す概念図である。図９を参照すると、第２のスラブのカーフに複合材料の最終的なカーフ幅に該当する直径を有するマイクロボール４０を配置してアライメントすることができる。マイクロボール４０は第２のスラブの全体のカーフに配置することができ、一部のカーフに配置することもできる。マイクロボール４０は圧電素子、エポキシ、金属などの多様な物質で構成することができる。多数のマイクロボール４０を用いてアライメントすると、一部のマイクロボール４０の直径に誤差があっても正確な最終的なカーフ幅を具現することができる。

【0057】

図９は、さらにマイクロボール４０を用いてアライメントする場合の一実施例としてのダイシング寸法を示す。図９を参照すると、Ｔはポストとポストとの間に形成される空間の幅である（これは複合材料の最終的なカーフ幅となる。）。Ｋはカーフの幅である。Ｐはポストの幅である。Ｂはマイクロボール４０の直径である。この場合、Ｋ＝Ｔ×^＊２＋Ｐの関係式が成立する。また、Ｂ＝Ｔであることから、Ｋ＝Ｂ×^＊２＋Ｐ、すなわちＢ＝（Ｋ−Ｐ）／２の関係式が成立する。

【0058】

図１０は、マイクロボール４０を用いて複合材料を製造する方法を示す。図１０において左側の図は側面図であり、右側の図は平面図である。図１０を参照すると、マイクロボール４０を用いて複合材料を製造する方法は複数のポストと複数のカーフを形成した第１のスラブと複数のポストと複数のカーフを形成した第２のスラブを設ける工程（図１０ａ）と、カーフ材料３０とマイクロボール４０を混合して第２のスラブのカーフに充填する工程（図１０ｂ）、及び第１のスラブの複数のポストが第２のスラブの複数のカーフに挿入されるように、または第２のスラブの複数のポストが第１のスラブの複数のカーフに挿入されるように両スラブを結合する工程（図１０ｃ）と、からなる。カーフ材料３０とマイクロボール４０を混合する際に、マイクロボール４０とカーフ材料３０が互いに異なる場合は、カーフ材料３０の特性を維持させるためにマイクロボール４０は少量添加することが望ましい。

【0059】

第１の材料と第２の材料は同じである場合も、異なる場合もある。第１の材料と第２の材料が同じである場合は、後述する第１の材料及び第２の材料とは異なるカーフ材料３０を充填することで、２種類の構成成分を有する複合材料を設けることができる。第１の材料と第２の材料が異なる場合は、後述する第１の材料及び第２の材料とは異なるカーフ材料３０を充填することで、３種類の構成成分を有する複合材料を設けることができる。

【0060】

図１１は、第１のスラブの複数のポストと第２のスラブの複数のポストが要求される、一定の間隔を維持するように第１のスラブと第２のスラブをアライメントする装置５０を示す概略図である。図１２は、一対の固定治具（jig）５１、５２に一対のスラブを載置して固定する様相を示す図である。図１３は、第１のスラブの複数のポストが第２のスラブの複数のカーフに挿入されるように、または第２のスラブの複数のポストが第１のスラブの複数のカーフに挿入されるように、第１のスラブと第２のスラブを結合し、カーフ材料３０を充填することを示す図である。

【0061】

アライメント装置５０は、第１のスラブ及び第２のスラブを固定する一対の固定治具５１、５２と、固定治具５１、５２を加圧する加圧手段５３、５４と、加圧手段５３、５４内にて固定治具５１、５２が摺動自在になるように加圧手段５３、５４の内側面に設置されるガイド（guide）５５、及び第１のスラブまたは第２のスラブの加圧手段５３、５４内での移動距離を確認する顕微鏡と、を含む。固定治具５１、５２は、真空ポンプ５６がつながれることができ、真空ポンプ５６を通じて両スラブを固定することができる。

【0062】

アライメント装置５０を用いてアライメントする方法は第１のスラブと第２のスラブをそれぞれ固定治具５１、５２の上に置き、固定治具５１、５２と真空ポンプ５６を連結して第１のスラブと第２のスラブを固定治具５１、５２に固定する。固定治具５１、５２を加圧手段５３、５４に装着する。この時、真空ポンプ５６はカーフの充填及び硬化が完了するまでつけておく。加圧手段を顕微鏡に載せ、第１のスラブと第２のスラブが見えるようにフォーカスを合わせる。加圧手段５３、５４を軽く加圧しながら第１のスラブと第２のスラブとの間の最終的なカーフの幅が一定になるように、固定治具に固定された第１のスラブまたは第２のスラブを摺動させることで第１のスラブに対する第２のスラブの位置、または第２のスラブに対する第１のスラブの位置を調節してアライメントする。前記加圧をすることで、アライメントの際に、第１のスラブまたは第２のスラブが変形しなくなる。その後、加圧手段５３、５４が固定治具５１、５２を加圧し、ポストと上部面とカーフの底面を密着させる。前記加圧をすることで、不要なカーフ材料３０の層が生じないようにすることができる。固定治具５１、５２が加圧手段５３、５４内において僅かに移動させるためにマイクロメータ（micrometer）を用いることができる。

【0063】

以上において説明した４種のアライメント方法を用いてアライメントをした後にはカーフ材料３０を充填して硬化させる工程を実施する。しかし、カーフ材料３０を充填する工程を実施した後にアライメントする工程を実施することもできる。カーフ材料３０を充填する方法は真空チャンバーを利用することができ、硬化はオーブンを利用して実施することができる。カーフ材料３０としてはポリマー、エポキシなどの物質が使用できる。充填の際に、内部の気泡を無くすために脱泡工程を経ることができる。脱泡工程も真空チャンバーを用いて実施することができる。カーフ材料３０の充填及び硬化の際に、材料の変形を防止するために材料の全体を加圧することができる。

【0064】

図１４は、第１のスラブと第２のスラブの不要な部分を除去し、伝導体５７を蒸着させることを説明する図である。図１４の左側の図は側面図であり、右側の図は平面図である。図１４（ａ）は、第１のスラブと第２のスラブのポストのみを残し、ダイシングされない部分が除去された様相を示す図である。図１４（ｂ）は、第１のスラブと第２のスラブが不要な側面の部分を除去した様相を示す図である。図１４（ｃ）は、電極を形成してポーリングをし、第１及び第２のスラブの表面に伝導体５７を蒸着させることを示す図である。

【0065】

カーフ材料３０の充填及び硬化工程が完了すると、第１のスラブと第２のスラブのポストだけを残し、ダイシングされない部分及びアライメントポスト１１、１２が形成されるか、またはアライメントシム２１、２２が結合された第１及び第２のスラブの側面の部分をラッピングマシーン（lapping machine）またはグラインドマシーン（grinding machine）を用いて研磨するか、もしくはダイシングソー（dicing saw）を用いて切り除くことで除去することができる。この時、不要な部分を除去することとともに所望の複合材料の厚さになるように研磨することができる。その後、サーマルエバポレーター（thermal evaporator）またはスパッタリング（sputtering）などのような方法で複合材料の上・下部に金のような伝導性材料を塗布して伝導体５７を蒸着させる工程、及び前記複合材料に電極を形成するポーリング（poling）工程を実施することができる。

【0066】

上述した本発明の詳細な説明では本発明の望ましい実施例を参照として説明したが、該当の技術分野の熟練した当業者または該当の技術分野に通常の知識を有する者であれば後述する特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び技術領域から逸脱しない範囲内において本発明を多様に修正及び変更できることを理解できるはずである。

【符号の説明】

【0067】

１１、１２:アライメントポスト（alignment post）
２１、２２:アライメントシム（alignment shim）
３０:カーフ材料（kerf material）
４０:マイクロボール（micro ball）
５０:アライメント装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】