特開 2024-127614 ガラス振動子の製造装置およびガラス振動子の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024127614

(43)【公開日】2024-09-20

(54)【発明の名称】ガラス振動子の製造装置およびガラス振動子の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G02B 3/00 20060101AFI20240912BHJP

   G02B 1/00 20060101ALI20240912BHJP

【ＦＩ】

G02B3/00 Z

G02B1/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023036878

(22)【出願日】2023-03-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(71)【出願人】

【識別番号】520124752

【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】110000110

【氏名又は名称】弁理士法人 快友国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】明石 照久

(72)【発明者】

【氏名】藤塚 徳夫

(72)【発明者】

【氏名】島岡 敬一

(72)【発明者】

【氏名】後藤 勝昭

(72)【発明者】

【氏名】吉田 貴彦

(57)【要約】

【課題】ガラス振動子の製造装置を提供する。
【解決手段】ガラス振動子の製造装置は、ステージ中心軸を備えるステージを備える。ステージは、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の振動子中心軸がステージ中心軸と一致するように、ガラス振動子を設置可能に構成されている。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されている光源を備える。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されており、光源によって光が照射されている状態のガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部を備える。光源は、ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されている光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備え、
前記光源は、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している、
ガラス振動子の製造装置。

【請求項2】

前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。

【請求項3】

前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。

【請求項4】

前記ガラス振動子の製造装置は、前記ガラス振動子を保持可能な保持機構と、
前記保持機構の３次元位置を制御する制御部と、
をさらに備えており、
前記ステージは、前記ガラス振動子を所定位置に固定可能な台座電極を設置可能に構成されており、
前記制御部は、前記撮像部が取得した前記画像に基づいて、前記ガラス振動子を前記所定位置に配置することが可能に構成されている、請求項１に記載のガラス振動子の製造装置。

【請求項5】

ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されており、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備える製造装置を用いたガラス振動子の製造方法であって、
前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を前記ステージ上に設置する設置工程と、
前記光源から前記ガラス振動子へ光を照射する照射工程と、
前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を、前記撮像部によって取得する画像取得工程と、
取得した前記画像における、前記光源の前記ガラス振動子への映り込み形状に基づいて、前記ガラス振動子の形状を解析する解析工程と、
を備える、ガラス振動子の製造方法。

【請求項6】

前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記ステージの回転角度が互いに異なっている複数の前記画像を取得する、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

【請求項7】

前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記距離、前記円周の径、前記光軸の角度の少なくとも１つが異なっている複数の画像を取得する、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

【請求項8】

前記解析工程は、
前記映り込み形状を含む閉じた曲線をフィッティングする工程と、
前記閉じた曲線の真円からのずれ量、および、前記閉じた曲線の重心位置の前記振動子中心軸からのずれ量、の少なくとも一方を算出する工程と、
を備えている、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

【請求項9】

前記解析工程は、
前記映り込み形状の円周方向のひずみに基づいて、前記ガラス振動子表面の凹凸状態を解析し、
前記映り込み形状の径方向のひずみまたは光量に基づいて、前記ガラス振動子表面の前記振動子中心軸に対する傾きを解析する、
請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

【請求項10】

前記ガラス振動子の製造方法は、
溶融成形によりガラス板の一部に前記ガラス振動子を成形する成形工程と、
前記ガラス振動子が成形されていない未成形領域の前記ガラス板を除去する除去工程と、
前記未成形領域が除去された前記ガラス振動子を、台座電極に実装する工程と、
前記台座電極に実装されている前記ガラス振動子を、気密封止する工程と、
をさらに備えており、
前記設置工程、前記照射工程、前記画像取得工程、前記解析工程は、前記成形工程と前記除去工程との間に行われる、請求項５に記載のガラス振動子の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、ガラス振動子の製造装置およびガラス振動子の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、高精度化が可能であるジャイロセンサとして、溶融シリカ製のガラス振動子を用いたBird-bath Resonator Gyroscope (BRG)が開示されている。ガラス振動子は、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えている。そしてセンサの測定精度を高めるためには、曲面形状の形状対称性を高める必要がある。そのため、ガラス振動子の曲面形状の評価手法が必要とされている。なお、特許文献２には、光学による形状評価手法の一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】米国特許出願公開第２０１８／０７９１２９号明細書

【特許文献2】特開２０１４－１０９４８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の光学による形状評価手法では、ガラス振動子が備える曲面形状の形状対称性の評価が困難であった。本明細書の技術では、ガラス振動子の形状対称性を適切に評価可能な技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本明細書が開示するガラス振動子の製造装置は、ステージ中心軸を備えるステージを備える。ステージは、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の振動子中心軸がステージ中心軸と一致するように、ガラス振動子を設置可能に構成されている。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されている光源を備える。ガラス振動子の製造装置は、ステージの上方に配置されており、光源によって光が照射されている状態のガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部を備える。光源は、ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している。

【0006】

上記の構造によると、ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している光源を用いて、ガラス振動子に光を照射することができる。ガラス振動子の中心と光源の円周中心とを一致させることができるため、光源がガラス振動子の表面で反射した像によって、形状対称性を評価することが可能となる。その結果、高精度なジャイロセンサを作製することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】ガラス振動子３０ｖの斜視図である。

【図2】ガラス振動子３０ｖのII－II線における断面図である。

【図3】ガラス振動子３０ｖの製造装置１の概略側面図である。

【図4】製造装置１の上面図である。

【図5】光源７０の下面図である。

【図6】ガラス振動子ジャイロセンサの製造工程の概略を示すフローチャートである。

【図7】溶融成形装置３０１の断面概略図である。

【図8】形状対称性が良い取得画像例である。

【図9】形状対称性が悪い取得画像例である。

【図10】分割工程を説明する断面概略図である。

【図11】台座電極１０１の作製工程を説明する図である。

【図12】実装工程に用いられる製造装置１Ａの概略側面図である。

【図13】封止工程を説明する断面概略図である。

【図14】光源２７０の下面図である。

【図15】図１４のXV－XV線における断面図である。

【発明を実施するための形態】

【実施例0008】

（ガラス振動子３０ｖの構成）
図１に、ガラス振動子３０ｖの斜視図を示す。図２に、ガラス振動子３０ｖのII－II線における断面図を示す。なお、図１の斜視図では、ガラス振動子３０ｖの成形部において厚みを考慮した図示になっていない。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０を火炎と型とを用いて溶融成形することで形成されている。溶融成形の内容については、後述する。石英板３０は上面視において正方形である。石英板３０は、羽部３０ｈおよびガラス振動子３０ｖを備えている。羽部３０ｈは、もとの石英板３０の状態を保ち、溶融成形に寄与されていない箇所である。

【0009】

ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の中央部に作製されている。ガラス振動子３０ｖは、振動子中心軸ＶＡを中心とした曲面形状を備えており、略半球形状を備えている。また図２に示すように、ガラス振動子３０ｖの断面は、Ｍ字の形状をしている。ガラス振動子３０ｖは、石英板３０の一部が溶融成形で引き伸ばされた箇所である。ガラス振動子３０ｖはガラスであるので透明である。ガラス振動子３０ｖは、ピラー部３０ｐおよびリム部３０ｒを備えている。ピラー部３０ｐは、その中心が凹んだ形状を備えている。ピラー部３０ｐは、振動子中心軸ＶＡ回りに形成されている柱状の部位である。ガラス振動子３０ｖの外周部には、リム部３０ｒが形成されている。

【0010】

（製造装置１の構成）
図３に、ガラス振動子３０ｖの製造装置１の概略側面図を示す。図４に、製造装置１の上面図を示す。なお図４では、見やすさのために、光源７０を点線で記載しているとともに、撮像部６２および受光部６３の記載を省略している。また、ステージ６１、石英板３０、光源７０は断面図で示している。製造装置１は、ステージ６１、撮像部６２、受光部６３、制御部６４、光源７０、を主に備えている。なお、本図では本装置の主要構成部のみを図示している。主要構成部以外の構成（例：装置の架台、受光部の支持機構、動作電源等）に関しては、図示を省略している。

【0011】

ステージ６１は、ステージ中心軸ＳＡを備えている。ステージ６１は、ステージ中心軸ＳＡ周りに回転可能に構成されている。ステージ６１は、ガラス振動子３０ｖが形成されている石英板３０を設置する部位である。具体的には、羽部３０ｈがステージ６１の表面６１ｓに接するように、石英板３０がステージ６１に設置される。このとき、ガラス振動子３０ｖの振動子中心軸ＶＡがステージ中心軸ＳＡと一致するように、設置する。

【0012】

光源７０は、ステージ６１の上方に配置されている。図５に、光源７０の下面図を示す。光源７０は、複数の発光部７１、取付台７３、を主に備えている。なお光源７０は、取付台７３を製造装置１に取り付ける取付機構(不図示)、発光部７１を投光させるための制御基板（不図示)、電源配線(不図示)、などをさらに備えている。

【0013】

取付台７３は、ステージ中心軸ＳＡを中心としたリング形状を備えている。複数の発光部７１の各々は、ステージ中心軸ＳＡを中心とした円周ＣＲ１およびＣＲ２上に、回転対称に配置されている。複数の発光部７１は、ＬＥＤであり、全点灯および部分点灯が可能である。取付台７３は、ステージ中心軸ＳＡに沿って±ｚ方向に移動可能である（図３、矢印Ａ１参照）。これにより、複数の発光部７１とステージ６１との距離を調整することができる。

【0014】

撮像部６２および受光部６３は、ステージ６１の上方に配置されている。受光部６３は顕微鏡である。受光部６３の鏡筒中心軸ＢＡは、ステージ中心軸ＳＡと一致している。撮像部６２は、静止画および動画を撮影可能なカメラである。撮像部６２によって、光源７０によって光が照射されている状態のガラス振動子３０ｖの画像を取得することが可能とされている。

【0015】

制御部６４は、ステージ６１、撮像部６２、光源７０に接続されており、これらの機器から各種情報を取得するとともに、これらの機器を制御する。制御部６４は、例えばＰＣであってもよい。

【0016】

（ガラス振動子ジャイロセンサの製造方法）
図６に、ガラス振動子ジャイロセンサの製造工程の概略を示すフローチャートを示す。ステップＳ１のガラス成形工程では、火炎と型とを用いて、石英板３０にガラス振動子３０ｖを成形する。ステップＳ２の検査工程では、上述した製造装置１を用いて、成形したガラス振動子３０ｖの形状対称性を検査する。検査工程によって、形状対称性が高いガラス振動子３０ｖを選定することができる。ステップＳ３の分割工程では、ガラス振動子３０ｖを石英板３０から切り出す。

【0017】

ステップＳ４の台座作製工程では、ガラス基板とシリコン基板とが接合されて構成された台座電極が作製される。ステップＳ５の実装工程では、パッケージに配置された台座電極に、ガラス振動子３０ｖが実装される。そして、台座電極とパッケージとがワイヤボンディングされ、電気的接続が成される。ステップＳ６の封止工程では、ガラス振動子３０ｖおよび台座電極が実装されたパッケージを、真空中で気密封止する。本工程により、セラミックパッケージの内圧が真空に保たれる。

【0018】

以上の６工程を経て、ガラス振動子ジャイロセンサが製造される。各工程について、以下に詳しく説明する。

【0019】

（ガラス成形工程（ステップＳ１））
図７に、溶融成形装置３０１の断面概略図を示す。溶融成形装置３０１は、ガラス成形工程（ステップＳ１）を行うための装置である。溶融成形装置３０１は、プレート１０、成形型２０、石英板３０、ヒートシンク４０、電動ステージ４５、穴部負圧発生手段４６、制御部４７、バーナ５０、を主に備える。成形型２０は、石英板３０を溶融変形させて半球形状のガラス振動子３０ｖを成形するための型である。成形型２０の一部には、石英板３０が溶融変形するための穴部２０ｈが形成されている。穴部２０ｈの中央には、中心軸ＣＡを有する支柱２０ｐが配置されている。プレート１０は、成形型２０を設置するためのステンレス製の台である。ヒートシンク４０は、プレート１０の下面１０ｒと接触している。ヒートシンク４０の内部には、循環配管４１が配置されている。循環配管４１は、チラー設備４２に接続されている。循環配管４１には、チラー設備４２によって恒温化された冷媒が循環している。これによりヒートシンク４０は、工程中に一定の温度を保ち続ける。電動ステージ４５は、ｘ，ｙ方向（水平方向）に移動可能に構成されている。

【0020】

ガラス成形工程を説明する。成形型２０の上に石英板３０を置き、穴部負圧発生手段４６で穴部２０ｈを負圧にする。その結果、石英板３０が成形型２０に吸着される。そしてガス流量調整器５２で燃料と酸素とを流し、予混合室５０ｃでこれらのガスを混ぜて着火する。その後、可動機構５３により火炎が出ているバーナ５０を下降させて石英板３０を加熱する。

【0021】

穴部２０ｈ上に位置する石英板３０のガラス成形部が軟化温度に達すると、穴部負圧発生手段４６によって印加された大気との差圧によって石英板３０が溶融成形される。成形型２０の支柱２０ｐが転写されることにより、ピラー部３０ｐ（図１、図２参照）が成形される。所定の時間経過後、バーナ５０を可動機構５３によって上昇させ消火する。石英板３０を冷却し、穴部負圧発生手段４６を停止する。最後に、ガラス振動子３０ｖが形成された石英板３０を成形型２０から取り外す。

【0022】

（検査工程（ステップＳ２））
製造装置１（図３、図４）を用いた検査工程を説明する。検査工程は、設置工程、照射工程、画像取得工程、解析工程をさらに備えている。以下に順番に説明する。設置工程では、ガラス振動子３０ｖをステージ６１上に設置する。このとき、振動子中心軸ＶＡがステージ中心軸ＳＡと一致するように設置する。

【0023】

照射工程では、光源７０からガラス振動子３０ｖへ光を照射する。図３に示すように、光源７０から発せられた投光光ＦＬ１およびＦＬ２は、ガラス振動子３０ｖの曲面上の反射点ＲＰ１およびＲＰ２で反射する。反射した反射光ＲＬ１およびＲＬ２は、受光部６３である実体顕微鏡に入射される。なお、図３における反射点の数や反射位置は一例である。実際には、ガラス振動子３０ｖの形状や光源７０のｚ方向位置によって、反射点の発生状態を様々に変化させることができる。

【0024】

画像取得工程では、光源７０によって光が照射されている状態のガラス振動子３０ｖの画像を、撮像部６２によって取得する。撮像された画像は、制御部６４に送られる。

【0025】

解析工程は、制御部６４によって行われる。解析工程では、取得した画像における、光源７０のガラス振動子３０ｖへの映り込み形状に基づいて、ガラス振動子３０ｖの形状を解析する。具体的に説明する。図８および図９に、図３における反射状態における取得画像例を示す。図８は形状対称性が良い例であり、図９は形状対称性が悪い例である。図８および図９では、反射像ＲＩ１およびＲＩ２が観察できる。反射像ＲＩ１およびＲＩ２は、複数の発光部７１が映り込んだ像である。反射像ＲＩ１では、ひずんだ明点（反射光ＲＬ１）が略円形に並んでいる。反射像ＲＩ２では、ひずんだ明点（反射光ＲＬ２）が略円形に並んでいる。反射像ＲＩ２は、反射像ＲＩ１の外周を取り囲んでいる。なお、反射像ＲＩ１およびＲＩ２の明点の数は、発光部７１の数と同一になる。しかし図８および図９では、分かりやすさのために、明点の数を実際の数よりは少なく記載している。

【0026】

解析工程では、（１）真円からのずれ量、（２）振動子中心軸ＶＡからのずれ量、（３）表面の凹凸状態、（４）振動子中心軸ＶＡに対する傾き、を解析することができる。以下に説明する。

【0027】

まず、画像処理により、反射像ＲＩ１およびＲＩ２に、閉じた曲線をフィッティングする工程が行われる。本実施例では、反射像ＲＩ１およびＲＩ２の各々が備えている、略円形に並んでいる明点に重複するように、点線で示されるフィッティング円ＥＬ１およびＥＬ２をフィッティングしている。曲線のフィッティング方法は様々であってよい。本実施例では、楕円近似によるフィッティング方法を用いている。これにより、ガラス振動子３０ｖの反射点ＲＰ１およびＲＰ２が位置する高さにおける、真円からのずれ量（真円度）を、数値化することができる。（上記（１））。図８および図９の例では、図９のフィッティング円ＥＬ２の真円度が低いため、このフィッティング円ＥＬ２の真円度を数値化することができる。

【0028】

また、フィッティング円ＥＬ１およびＥＬ２の重心ＣＧ１およびＣＧ２を算出する。図８および図９では、重心ＣＧ１およびＣＧ２をバツ印で示している。そして、重心ＣＧ１およびＣＧ２の、振動子中心軸ＶＡからのずれ量を算出する。これにより、ガラス振動子３０ｖの反射点ＲＰ１およびＲＰ２が位置する高さにおける円周の中心の、振動子中心軸ＶＡからのずれ量を数値化することができる。（上記（２））。図８および図９の例では、図９のフィッティング円ＥＬ１の真円度が低いため、このフィッティング円ＥＬ１の重心ＣＧ１のずれ量を数値化することができる。

【0029】

また、映り込み形状の円周方向のひずみに基づいて、ガラス振動子３０ｖ表面の凹凸状態を解析する。具体的には、明点の周方向の幅Ｗを測定する。図９に示すように、標準幅より広い幅Ｗ１の明点が観察される領域は、周囲よりも上方へ突出している領域である。また、標準幅より狭い幅Ｗ２の明点が観察される領域は、周囲よりも下方へ窪んでいる領域である。幅Ｗが円周の全体に亘って一定になるほど、ガラス振動子３０ｖの対称性が高いことを示している。これにより、ガラス振動子３０ｖの反射点ＲＰ１およびＲＰ２が位置する高さにおける、表面の凹凸状態を数値化することができる。（上記（３））。

【0030】

また、映り込み形状の径方向のひずみまたは光量に基づいて、ガラス振動子表面の振動子中心軸ＶＡに対する傾きを解析する。具体的には、明点の径方向の高さＨを測定する。図８に示すように、標準幅より狭い高さＨ１の明点が観察される領域は、振動子中心軸ＶＡに対する角度が小さい（すなわち垂直に近い）領域である。また標準幅より広い高さＨ２の明点が観察される領域は、振動子中心軸ＶＡに対する角度が大きい（すなわち水平に近い）領域である。また、明点の光量が大きい領域ほど、振動子中心軸ＶＡに対する角度が大きい（すなわち水平に近い）領域であると判断できる。これは、反射点におけるガラス振動子３０ｖ表面が水平に近いほど、反射光の受光部への入光量が増加するためである。これにより、ガラス振動子３０ｖの反射点ＲＰ１およびＲＰ２が位置する高さにおける、振動子中心軸ＶＡに対する傾きを数値化することができる。（上記（４））。

【0031】

最後に、数値化した指標を、合格基準となる既定値と比較して、ガラス振動子３０ｖの合否を求める。このように本実施例の検査工程を用いることによって、溶融成形されたガラス振動子３０ｖの対称性や出来栄えを、簡便かつ短時間に評価することが可能となる。

【0032】

（検査工程の変形例）
画像取得工程では、ステージ中心軸ＳＡ回りの回転角度が互いに異なっている複数の画像を取得してもよい。このとき、ステージ６１を３６０°回転させ、所定角度ごとに画像を取得してもよい。なお、所定角度は任意に設定できる。例えば、９０°ごとに４枚の画像を取得してもよいし、３０°ごとに１２枚の画像を取得してもよい。また、動画で画像を取得してもよい。これにより、ガラス振動子３０ｖの曲面の同一高さにおいて、反射点を周方向に移動させることができる。

【0033】

解析工程では、回転角度が異なる複数の画像や動画に基づいて、ガラス振動子３０ｖの対称性を評価してもよい。具体的には、複数の画像間における、フィッティング円ＥＬ１およびＥＬ２の真円度の変化量や、重心ＣＧ１およびＣＧ２の移動量を算出する。そして、変化量や移動量が小さいほど、ガラス振動子３０ｖの形状対称性が高いと評価することが可能である。

【0034】

（分割工程（ステップＳ３））
図１０の断面概略図を用いて、分割工程を説明する。まず、サポート治具８０を準備する。サポート治具８０の孔部８０ｈに、ガラス振動子３０ｖが形成された石英板３０を裏返して嵌め込む。そして孔部８０ｈに樹脂材８１を充填することで、ガラス振動子３０ｖを固定する。

【0035】

次に、ＣＭＰ(Chemical Mechanical Polishing)によって、羽部３０ｈを含んだ領域Ｒ１を研磨し除去する。その後、残存する樹脂材８１を溶剤で除去する。これにより、ガラス振動子３０ｖのみを取り出すことができる。

【0036】

さらに、ＡＬＤ(Atomic Layer Deposition)により、ガラス振動子３０ｖの表面に薄い電極膜を形成する。

【0037】

（台座作製工程（ステップＳ４））
図１１を用いて、台座電極１０１の作製工程を説明する。図１１（Ａ）は、台座電極１０１の上面図である。図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図である。図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【0038】

まず、ボロシリケートガラス基板１０２の一部に、ウエットエッチングによりエッチング溝ＴＲを形成する。その後、アルミニウム薄膜を成膜してパターニングすることにより、ブリッジ配線１０３を形成する。

【0039】

加工済みのボロシリケートガラス基板１０２上に、シリコン基板１０４を陽極接合する。シリコン基板１０４上にアルミニウム薄膜を成膜してパターニングすることにより、複数の第１電極パッド１０５および第２電極パッド１０６を形成する。次に、シリコン基板１０４をＤＲＩＥ(Deep Reactive Ion Etching)することにより、トレンチエッチングする。これにより、シリコン基板１０４に、シリコン枠体１０７、シリコン分割電極１０８、固定溝１０９、などを形成することができる。固定溝１０９は、ガラス振動子３０ｖのピラー部３０ｐを固定する部位である。またＤＲＩＥによって、あらかじめボロシリケートガラス基板１０２に作製していたエッチング溝ＴＲやブリッジ配線１０３を露出させることができる。以上により、台座電極１０１が完成する。

【0040】

（実装工程（ステップＳ５））
図１２に、実装工程に用いられる製造装置１Ａの概略側面図を示す。製造装置１Ａは、ステージ６１、撮像部６２、受光部６３、制御部６４、光源７０を備えている。これらの内容は、図３の製造装置１と同様であるため説明を省略する。また製造装置１Ａは、ガラス振動子３０ｖを保持可能な保持機構６５をさらに備えている。保持機構６５は、不図示の可動機構によって、３次元方向に移動可能とされている（矢印Ａ３参照）。保持機構６５の３次元位置は、制御部６４によって制御することができる。保持機構６５は、吸着機構６６およびコレット６７を備えている。コレット６７には中空部が形成されている。

【0041】

まず、ステージ６１に、セラミック製のパッケージ１２０を配置する。パッケージ１２０の内部には、図１１で説明した台座電極１０１が、不図示の銀ペーストによって固定されている。次に、台座電極１０１の中央部にある固定溝１０９に、導電性ペースト１２１を塗布する。

【0042】

前述の分割工程で作製されたガラス振動子３０ｖのピラー部３０ｐの内部に、コレット６７を挿入する。コレット６７の下端によって、ピラー底面３０ｂを吸着する。これにより、ガラス振動子３０ｖが保持機構６５に保持される。制御部６４は、撮像部６２が取得した画像に基づいて、保持機構６５の３次元位置を制御する。これにより、ピラー部３０ｐを正確に固定溝１０９に入れ込むことができる。導電性ペースト１２１によって、ガラス振動子３０ｖのピラー底面３０ｂと台座電極１０１とが機械的および電気的に接続される。吸着機構６６の吸着を止め、コレット６７を上方に移動させる。その後、加熱により導電性ペースト１２１を焼き固める。ガラス振動子３０ｖの表面に形成されている電極膜（不図示）とシリコン枠体１０７とは、導電性ペースト１２１およびブリッジ配線１０３（図１１（Ｃ）参照）とを介して、電気的に接続される。

【0043】

その後、Ａｕのワイヤ１２２によって、第１電極パッド１０５とパッケージ１２０の電極パッド１２３との間を電気接続する（図１３参照）。

【0044】

（封止工程（ステップＳ６））
図１３の断面概略図を用いて、封止工程を説明する。まず、ガラスリッド１３０に、矩形枠形状を有する電極枠１３１を形成する。電極枠１３１は、パッケージ１２０の電極枠１２４と対応する形状を有している。次に、前述の実装工程で形成されたパッケージ１２０を真空中に配置する。電極枠１２４の上に、電極枠１２４と同一の枠形状を有するシールリング１３２を設置する。シールリング１３２の材料は様々であってよく、本実施例ではＡｕＳｎとした。シールリング１３２の上に、ガラスリッド１３０を設置する。このとき、電極枠１２４とシールリング１３２と電極枠１３１とが互いに重なるように位置を調整する。

【0045】

その後、加熱してガス出し処理を行うと共に、共晶接合にてガラス振動子３０ｖを真空気密封止する。このとき、必要に応じてガラスリッド１３０に荷重をかけ押圧して良い。このようにしてパッケージ１２０の内圧を所望の真空度にすることができる。以上により、ガラス振動子ジャイロセンサ２が完成する。

【0046】

（効果）
従来の光学による形状評価手法では、ガラス振動子３０ｖの曲面形状の形状対称性を評価することが困難であった。本実施例の製造装置１によると、ステージ中心軸ＳＡを中心とした円周上に位置している複数の発光部７１を用いて、ガラス振動子３０ｖに光を照射することができる。ガラス振動子３０ｖの振動子中心軸ＶＡと光源７０の円周中心とを一致させることができるため、ガラス振動子３０ｖの表面で反射した反射像ＲＩ１およびＲＩ２に、曲面状態を転写することができる。すなわち、光源７０の映り込み形状に基づいて、ガラス振動子３０ｖの曲面形状を測定することが可能になる。これにより、ガラス振動子３０ｖの対称性や出来栄えを評価することができるため、対称性が高い形状を持つガラス振動子３０ｖを選別することが可能となる。その結果、高精度なジャイロセンサを作製することが可能となる。

【0047】

光源７０をステージ中心軸ＳＡに沿って±ｚ方向に移動させることにより、複数の発光部７１とステージ６１との距離を調整することができる（図３、矢印Ａ１参照）。これにより、高アスペクト比の曲面形状を有するガラス振動子３０ｖにおいて、反射点が位置する高さ（すなわち解析工程で形状評価する高さ）を変化させることが可能となる。

【0048】

本実施例の製造装置１は、円環形状の光源７０を用いた光学的な非接触検査であるため、ガラス振動子３０ｖを検査中に傷つけるおそれがない。高い歩留まりの検査工程を得ることができる。

【0049】

本実施例の製造装置１では、光源７０の反射像を撮像するというシンプルな操作により、形状評価を行うことができる。検査時間の短縮化を図ることができるため、ジャイロセンサの検査コストや製造コストを低減することが可能となる。また製造ラインに負荷なく組み込むことができるため、インラインでの検査が可能となる。

【実施例0050】

図１４に、実施例２の光源２７０の下面図を示す。図１４は、図５の下面図に対応する図である。図１５に、図１４のXV－XV線における断面図を示す。実施例１の製造装置１と共通する部位には同一符号を付すことで、説明を省略する。光源２７０は、複数の発光部７１、リング２７２、取付台２７３、を主に備えている。リング２７２は、ステージ中心軸ＳＡを中心とした円形である。リング２７２上には、複数の取付台２７３が回転対称に配置されている。すなわち複数の取付台２７３は、リング２７２によって互いに結合されている。またリング２７２は、ステージ中心軸ＳＡに沿って±ｚ方向に移動可能に構成されている。複数の取付台２７３の各々には、２つの発光部７１が配置されている。複数の発光部７１の各々は、ステージ中心軸ＳＡを中心とした円周ＣＲ２０１上に、回転対称に配置されている。

【0051】

図１５に示すように、複数の取付台２７３の各々は、リング２７２を回転軸として回転可能とされている（図１５、矢印Ａ２参照）。複数の取付台２７３の各々は、不図示のアクチュエータや回転機構を備えている。そして、制御部６４からの制御信号によって、全ての取付台２７３の回転軸周りの角度を制御可能に構成されている。これにより、全ての発光部７１の光軸の角度を制御可能である。

【0052】

またリング２７２は、不図示の可動機構によって、円形を維持したまま径を増減させることが可能に構成されている。これにより、円周ＣＲ２０１の径を制御可能である。

【0053】

なお、本実施例では、光軸の角度や円周ＣＲ２０１の径を可変にすることが可能な光源２７０の技術思想を記載しており、詳細な駆動機構等は説明を省略している。しかし、これらの機構は、当業者であれば一般的な技術を用いて実現可能である。また、光軸の角度を変える手段は、マニュアル方式でも良い。

【0054】

（動作および効果）
本実施例の光源２７０を用いることにより、前述の画像取得工程において、回転軸周りの光軸の角度を変化させることができる。よって、ガラス振動子３０ｖの曲面上の反射点の、高さ方向の位置を変化させることが可能となる。ガラス振動子３０ｖにおいて、様々な高さにおける円周の真円度を測定することが可能となる。ガラス振動子３０ｖの対称性や出来栄えの検査の精度を、より高めることが可能となる。

【0055】

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

【0056】

（変形例）
光源７０（図５）や光源２７０（図１４）における発光部７１の数や配置態様は一例であり、この態様に限られない。また光源は、複数の発光部７１を備える態様に限られず、円環形状の発光部（例：蛍光灯）を備える態様であってもよい。

【0057】

振動子の材料は、石英板３０に限られない。石英にナトリウム等を混ぜたボロシリケートガラスや、その他のガラス材でもよい。

【0058】

以下に、本技術の態様を列挙する。
［態様１］
ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子の前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されている光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備え、
前記光源は、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している、
ガラス振動子の製造装置。
［態様２］
前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されている、態様１に記載のガラス振動子の製造装置。
［態様３］
前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されている、態様１または２に記載のガラス振動子の製造装置。
［態様４］
前記ガラス振動子の製造装置は、前記ガラス振動子を保持可能な保持機構と、
前記保持機構の３次元位置を制御する制御部と、
をさらに備えており、
前記ステージは、前記ガラス振動子を所定位置に固定可能な台座電極を設置可能に構成されており、
前記制御部は、前記撮像部が取得した前記画像に基づいて、前記ガラス振動子を前記所定位置に配置することが可能に構成されている、態様１－３の何れか１項に記載のガラス振動子の製造装置。
［態様５］
ステージ中心軸を備えるステージであって、振動子中心軸を中心とした曲面形状を備えるガラス振動子を設置可能に構成されている前記ステージと、
前記ステージの上方に配置されており、前記ステージ中心軸に垂直な面内に位置しているとともに、前記ステージ中心軸を中心とした円周上に位置している光源と、
前記ステージの上方に配置されており、前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を取得可能に構成されている撮像部と、
を備える製造装置を用いたガラス振動子の製造方法であって、
前記振動子中心軸が前記ステージ中心軸と一致するように、前記ガラス振動子を前記ステージ上に設置する設置工程と、
前記光源から前記ガラス振動子へ光を照射する照射工程と、
前記光源によって光が照射されている状態の前記ガラス振動子の画像を、前記撮像部によって取得する画像取得工程と、
取得した前記画像における、前記光源の前記ガラス振動子への映り込み形状に基づいて、前記ガラス振動子の形状を解析する解析工程と、
を備える、ガラス振動子の製造方法。
［態様６］
前記ステージは、前記ステージ中心軸周りに回転可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記ステージの回転角度が互いに異なっている複数の前記画像を取得する、態様５に記載のガラス振動子の製造方法。
［態様７］
前記光源は、前記円周上に回転対称に配置されている複数の発光部を備えており、
複数の前記発光部の各々は、前記ステージ中心軸方向における前記ステージとの距離、前記円周の径、光軸の角度、の少なくとも１つを調整可能に構成されており、
前記画像取得工程では、前記距離、前記円周の径、前記光軸の角度の少なくとも１つが異なっている複数の画像を取得する、態様５または６に記載のガラス振動子の製造方法。
［態様８］
前記解析工程は、
前記映り込み形状を含む閉じた曲線をフィッティングする工程と、
前記閉じた曲線の真円からのずれ量、および、前記閉じた曲線の重心位置の前記振動子中心軸からのずれ量、の少なくとも一方を算出する工程と、
を備えている、態様５－７の何れか１項に記載のガラス振動子の製造方法。
［態様９］
前記解析工程は、
前記映り込み形状の円周方向のひずみに基づいて、前記ガラス振動子表面の凹凸状態を解析し、
前記映り込み形状の径方向のひずみまたは光量に基づいて、前記ガラス振動子表面の前記振動子中心軸に対する傾きを解析する、
態様５－８の何れか１項に記載のガラス振動子の製造方法。
［態様１０］
前記ガラス振動子の製造方法は、
溶融成形によりガラス板の一部に前記ガラス振動子を成形する成形工程と、
前記ガラス振動子が成形されていない未成形領域の前記ガラス板を除去する除去工程と、
前記未成形領域が除去された前記ガラス振動子を、台座電極に実装する工程と、
前記台座電極に実装されている前記ガラス振動子を、気密封止する工程と、
をさらに備えており、
前記設置工程、前記照射工程、前記画像取得工程、前記解析工程は、前記成形工程と前記除去工程との間に行われる、態様５－９の何れか１項に記載のガラス振動子の製造方法。