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技術 時計部品の製造方法

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 金井俊起澁谷宗裕舟川剛夫
出願日 2018年9月20日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-176194
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-046348
状態 未査定
技術分野 マイクロマシン 機械時計
主要キーワード 外縁側面 厚み方向側 圧入軸 スキャロップ 脱進機構 ボックス層 両端固定 電子式時計
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (20)

課題

切断部から本体部にヒビが入ることを低減することができる時計部品の製造方法を提供する。

解決手段

時計部品の製造方法は脆性材料シリコンウエハー47をエッチングして、時計部品としてのがんぎ歯車部23と、がんぎ歯車部23を支持する第1タイバー46及び第2タイバー45と、を形成する工程と、第1タイバー46とがんぎ歯車部23とを第1切断部43で切断する工程と、第1切断部43で切断する工程の後に、第2タイバー45とがんぎ歯車部23とを、第1切断部43の断面積よりも大きな断面積を有する第2切断部42で切断する工程と、を含む。

概要

背景

シリコン基板エッチングして時計部品を製造する方法が特許文献1に開示されている。これによると、シリコン基板はSOI(Silicon On Insulator)基板を用いている。SOI基板は「SOIウエハー」ともいう。SOI基板はシリコン活性層二酸化シリコンボックス層とシリコンの支持層が重ねてある。活性層が時計部品を形成する層である。

シリコン基板の活性層側二酸化シリコン膜成膜し、フォトリソグラフィー法及び反応性イオンエッチング法を用いて二酸化シリコン膜を時計部品及び時計部品を囲む枠の形状に成形する。時計部品と枠とは1つのタイバーで接続されている。そして、深掘り反応性イオンエッチング法を用いて活性層をエッチングする。このとき、二酸化シリコン膜をマスクにして形状を形成する。次に、支持層及びボックス層を枠形状に形成する。支持層及びボックス層における枠形状は活性層における枠形状と同じ形状である。そして、支持層及びボックス層における枠は活性層における枠と対向して配置される。支持層における枠の形成方法は活性層の時計部品及び枠を形成する方法と同じ方法で行われる。ボックス層及びエッチングのマスクに用いた二酸化シリコン膜をフッ酸によって除去する。次に、水素アニール処理をする。そして、タイバーを切断して時計部品を枠から分離していた。

概要

切断部から本体部にヒビが入ることを低減することができる時計部品の製造方法を提供する。時計部品の製造方法は脆性材料シリコンウエハー47をエッチングして、時計部品としてのがんぎ歯車部23と、がんぎ歯車部23を支持する第1タイバー46及び第2タイバー45と、を形成する工程と、第1タイバー46とがんぎ歯車部23とを第1切断部43で切断する工程と、第1切断部43で切断する工程の後に、第2タイバー45とがんぎ歯車部23とを、第1切断部43の断面積よりも大きな断面積を有する第2切断部42で切断する工程と、を含む。

目的

このために、切断部から時計部品にヒビが入ることを低減することができる時計部品の製造方法が望まれていた

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

脆性材料板状部材エッチングして、時計部品としての本体部と前記本体部を支持する第1タイバー及び第2タイバーと、を形成する工程と、前記第1タイバーと前記本体部とを第1切断部で切断する工程と、前記第1切断部で切断する工程の後に、前記第2タイバーと前記本体部とを、前記第1切断部の断面積よりも大きな断面積を有する第2切断部で切断する工程と、を含む、ことを特徴とする時計部品の製造方法。

請求項2

請求項1に記載の時計部品の製造方法であって、前記形成する工程において、前記板状部材に前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記第1タイバーは、前記本体部に設けられた前記第1切断部と、前記第1切断部と接続する剛体部と、前記剛体部及び前記枠部と接続する弾性部と、を備え、前記第1タイバーを切断する工程では前記本体部に対して前記剛体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2切断部に対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することを特徴とする時計部品の製造方法。

請求項3

請求項2に記載の時計部品の製造方法であって、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記剛体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることを特徴とする時計部品の製造方法。

請求項4

請求項1に記載の時計部品の製造方法であって、前記形成する工程において、前記板状部材は前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記本体部の法線方向から平面視したときに前記枠部は四角形を形成する第1梁、第2梁、第3梁及び第4梁を備え、前記第1梁と前記第3梁とが対向して配置され、前記第2梁と前記第4梁とが対向して配置され、前記第1梁及び前記第3梁の断面積は前記第2梁及び前記第4梁の断面積より大きく、前記第1タイバーは前記第1梁と接続し、前記第2タイバーは前記第3梁と接続し、前記第1タイバーを切断する工程では前記第1梁に対して前記第2梁及び前記第4梁を変形させ、この変形に基づいて前記第1タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することを特徴とする時計部品の製造方法。

請求項5

請求項4に記載の時計部品の製造方法であって、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることを特徴とする時計部品の製造方法。

請求項6

請求項1〜5のいずれか一項に記載の時計部品の製造方法であって、前記脆性材料は単結晶シリコンであり、前記第1切断部の切断面及び前記第2切断部の切断面は異方性がある結晶面となっていることを特徴とする時計部品の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、時計部品の製造方法に関するものである。

背景技術

0002

シリコン基板エッチングして時計部品を製造する方法が特許文献1に開示されている。これによると、シリコン基板はSOI(Silicon On Insulator)基板を用いている。SOI基板は「SOIウエハー」ともいう。SOI基板はシリコン活性層二酸化シリコンボックス層とシリコンの支持層が重ねてある。活性層が時計部品を形成する層である。

0003

シリコン基板の活性層側二酸化シリコン膜成膜し、フォトリソグラフィー法及び反応性イオンエッチング法を用いて二酸化シリコン膜を時計部品及び時計部品を囲む枠の形状に成形する。時計部品と枠とは1つのタイバーで接続されている。そして、深掘り反応性イオンエッチング法を用いて活性層をエッチングする。このとき、二酸化シリコン膜をマスクにして形状を形成する。次に、支持層及びボックス層を枠形状に形成する。支持層及びボックス層における枠形状は活性層における枠形状と同じ形状である。そして、支持層及びボックス層における枠は活性層における枠と対向して配置される。支持層における枠の形成方法は活性層の時計部品及び枠を形成する方法と同じ方法で行われる。ボックス層及びエッチングのマスクに用いた二酸化シリコン膜をフッ酸によって除去する。次に、水素アニール処理をする。そして、タイバーを切断して時計部品を枠から分離していた。

先行技術

0004

特開2016−173356号公報

発明が解決しようとする課題

0005

特許文献1の例では時計部品が1つのタイバーで保持されていた。タイバーが1つのため、部品加工中に衝撃が加わると時計部品がシリコン基板から脱落する恐れがある。衝撃に耐えるためにタイバーを太くすると、タイバーが折れにくくなる。そして、時計部品を枠から外すとき、タイバーの切断部に加わる応力が大きいので、タイバーの切断部で生じたヒビが時計部品に進行して時計部品を損傷させる恐れがあった。このために、切断部から時計部品にヒビが入ることを低減することができる時計部品の製造方法が望まれていた。

課題を解決するための手段

0006

本願の時計部品の製造方法は、脆性材料板状部材をエッチングして、時計部品としての本体部と前記本体部を支持する第1タイバー及び第2タイバーと、を形成する工程と、前記第1タイバーと前記本体部とを第1切断部で切断する工程と、前記第1切断部で切断する工程の後に、前記第2タイバーと前記本体部とを、前記第1切断部の断面積よりも大きな断面積を有する第2切断部で切断する工程と、を含む、ことを特徴とする。

0007

上記の時計部品の製造方法は、前記形成する工程において、前記板状部材に前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記第1タイバーは、前記本体部に設けられた前記第1切断部と、前記第1切断部と接続する剛体部と、前記剛体部及び前記枠部と接続する弾性部と、を備え、前記第1タイバーを切断する工程では前記本体部に対して前記剛体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2切断部に対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することが好ましい。

0008

上記の時計部品の製造方法は、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記剛体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることが好ましい。

0009

上記の時計部品の製造方法は、前記形成する工程において、前記板状部材は前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記本体部の法線方向から平面視したときに前記枠部は四角形を形成する第1梁、第2梁、第3梁及び第4梁を備え、前記第1梁と前記第3梁とが対向して配置され、前記第2梁と前記第4梁とが対向して配置され、前記第1梁及び前記第3梁の断面積は前記第2梁及び前記第4梁の断面積より大きく、前記第1タイバーは前記第1梁と接続し、前記第2タイバーは前記第3梁と接続し、前記第1タイバーを切断する工程では前記第1梁に対して前記第2梁及び前記第4梁を変形させ、この変形に基づいて前記第1タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することが好ましい。

0010

上記の時計部品の製造方法は、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることが好ましい。

0011

上記の時計部品の製造方法は、前記脆性材料は単結晶シリコンであり、前記第1切断部の切断面及び前記第2切断部の切断面は異方性がある結晶面となっていることが好ましい。

図面の簡単な説明

0012

第1の実施形態にかかわる機械式時計ムーブメントの表側の平面図。
脱進機構の構造を示す模式平面図。
がんぎ車の構造を示す概略斜視図。
がんぎ車の構造を示す模式側断面図。
がんぎ歯車部の構造を示す模式平面図。
第2切断部の構造を示す要部模式平面図。
第1切断部の構造を示す要部模式平面図。
単結晶シリコンの結晶構造を示す概略斜視図。
がんぎ車の製造方法のフローチャート
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
がんぎ車の製造方法を説明するための模式図。
第2の実施形態にかかわるがんぎ歯車部が形成されたシリコンウエハーの要部模式平面図。
第1タイバーの構造を示す要部模式平面図。
第3の実施形態にかかわるがんぎ歯車部が形成された基板の構成を示す模式平面図。
第1タイバー及び第2タイバーとがんぎ歯車部との位置関係を説明するための要部模式平面図。
第2タイバーとがんぎ歯車部との接続を説明するための要部模式平面図。
第1タイバーとがんぎ歯車部との接続を説明するための要部模式平面図。
第1切断部及び第2切断部を切断する方法を説明するための模式図。
第1切断部及び第2切断部を切断する方法を説明するための模式図。
第1切断部を切断する方法を説明するための模式図。
第2切断部を切断する方法を説明するための模式図。

実施例

0013

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、本実施形態では時計の一例として機械式時計をとりあげる。そして、本発明の機械部品の一例として、機械式時計のムーブメントにおける時計部品を構成する歯車の1つであるがんぎ車を例にあげて説明する。以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材について実際とは異なる尺度で示している場合がある。

0014

(第1の実施形態)
本実施形態では、機械式時計と、この機械式時計に組み込まれたがんぎ車の製造方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第1の実施形態にかかわる機械式時計とこの機械式時計に組み込まれたがんぎ車について図1図8に従って説明する。図1は、機械式時計のムーブメントの表側の平面図である。時刻を示す針が設置される側をムーブメントの裏側とする。針を駆動するぜんまい等が配置されている側をムーブメントの表側とする。図1に示すように、時計としての機械式時計1は、ムーブメント2とムーブメント2を収納する図示しないケーシングとにより構成されている。

0015

図中の紙面における手前側を表側といい、奥側を裏側という。ムーブメント2は地板3を有している。地板3の裏側には、図示しない文字板が配されている。ムーブメント2の表側に組み込まれる輪列を表輪列といい、ムーブメント2の裏側に組み込まれる輪列を裏輪列という。

0016

地板3には、巻真案内穴3aが形成されている。巻真案内穴3aには巻真4が回転自在に組み込まれている。巻真4の近くには、おしどり5、かんぬき6、かんぬきばね7及び裏押さえ8が配置されている。そして、おしどり5、かんぬき6、かんぬきばね7及び裏押さえ8により構成される切換装置により巻真4の軸方向の位置が決められる。

0017

巻真4にはきち車9及び図示しないつづみ車が配置されている。巻真4の軸方向の位置を変えるとつづみ車ときち車9とが噛み合うか噛み合わないかを切り替えることができる。

0018

巻真4が回転軸方向に沿って移動し、ムーブメント2の内側に一番近い方の位置である第1の巻真位置に配置される。この状態で操作者が巻真4を回転させると図示しないつづみ車の回転を介してきち車9が回転する。地板3には丸穴車10、角穴車11及び香箱車12が回転可能に設置されている。そして、きち車9が回転することにより、きち車9と噛合う丸穴車10が回転する。そして、丸穴車10が回転することにより、丸穴車10と噛合う角穴車11が回転する。さらに、角穴車11が回転することにより、香箱車12に収容された図示しないぜんまいを巻き上げる。ぜんまいはムーブメント2を駆動する動力源になっている。

0019

地板3には二番車13、三番車14及び四番車15が回転可能に配置されている。二番車13、三番車14及び四番車15は番車と呼ばれている。そして、ムーブメント2の表輪列は、香箱車12、二番車13、三番車14及び四番車15により構成されている。表輪列は香箱車12の回転力を伝達する機能を果している。また、ムーブメント2の表側において地板3には脱進機構16及び調速機構17が配置されている。脱進機構16及び調速機構17は表輪列の回転を制御する。

0020

二番車13は香箱車12に噛合う歯車である。三番車14は二番車13に噛合う歯車である。四番車15は三番車14に噛合う歯車である。脱進機構16は表輪列の回転を制御する機構である。脱進機構16はがんぎ車18及びアンクル21を備えている。がんぎ車18は四番車15と噛み合い、四番車15のトルクを受けて回転する。アンクル21はがんぎ車18を脱進させて規則正しく回転させる。調速機構17は脱進機構16を調速する機構である。調速機構17はてんぷ22を備えている。

0021

次に、がんぎ車18について詳細に説明する。図2は、脱進機構の構造を示す模式平面図である。図3は、がんぎ車の構造を示す概略斜視図である。図4は、がんぎ車の構造を示す模式側断面図であり、図2のA−A’線に沿う断面図である。図5は、がんぎ歯車部の構造を示す模式平面図である。

0022

図2図4に示すように、がんぎ車18は時計部品及び本体部としてのがんぎ歯車部23と軸部材24とで構成されている。従って、機械式時計1はがんぎ歯車部23を備えている。軸部材24はがんぎ歯車部23に同軸上に固定されている。軸部材24の軸を通る線を軸線25とする。以下の説明では軸線25に沿う方向を単に軸方向といい、軸線25に直交する方向を径方向という。そして、軸線25回りに周回する方向を周方向という。また、径方向において、軸線25側を内周側といい、軸線25側とは反対側を外周側という。がんぎ歯車部23の歯先円の直径は特に限定されないが、本実施形態では例えば、5mmである。

0023

図2図5に示すように、がんぎ歯車部23は板状であり、全面に亘って均一な厚みを有する。がんぎ歯車部23の一方の面を表面23aとし、表面23aと反対側の面を裏面23bとする。がんぎ歯車部23は単結晶シリコン等、結晶方位を有する脆性材料からなる。本実施形態では、例えば、がんぎ歯車部23の材質は単結晶シリコンである。

0024

がんぎ歯車部23は、リム部26、保持部27及び弾性部28により構成されている。リム部26はがんぎ歯車部23の周囲の部分である。保持部27はがんぎ歯車部23の中央の部分である。弾性部28はリム部26と保持部27とを連結する複数のスポーク状の部分である。リム部26の外周面には、特殊な鉤型状に形成された複数の歯部29が径方向の外側に向けて突設されている。

0025

保持部27は軸線25の軸方向に貫通する貫通孔を有し、貫通孔に軸部材24が挿通されている。そして、保持部27は軸部材24に向かって張り出すように湾曲して形成された3つの湾曲部30を有している。これらの湾曲部30により軸部材24が保持されている。

0026

弾性部28は保持部27とリム部26の内周縁との間に配置されている。そして、弾性部28はリム部26と保持部27とを連結している。

0027

図3及び図4に示すように、軸部材24は、第1ほぞ部24a、第2ほぞ部24b、がんぎかな部31、圧入軸部32及びフランジ部33を有している。第1ほぞ部24a及び第2ほぞ部24bは軸方向の両端部に位置する。軸方向の一端側に位置する第1ほぞ部24aは、図示しない輪列受に回転可能に支持される。そして、軸方向の他端側に位置する第2ほぞ部24bは地板3に回転可能に支持される。

0028

がんぎかな部31は第1ほぞ部24a寄りに形成されている。そして、がんぎかな部31が四番車15に噛合される。これにより、四番車15のトルクが軸部材24に伝達され、がんぎ車18が回転するようになっている。

0029

圧入軸部32の直径は第1ほぞ部24a及び第2ほぞ部24bの直径よりも大きくなっている。圧入軸部32はがんぎ歯車部23の保持部27の貫通孔に裏面23b側から挿通されている。圧入軸部32は3つの湾曲部30と接して保持される。圧入軸部32の一部ががんぎ歯車部23の表面23aから突出した状態で、圧入軸部32は保持部27内に配置されている。

0030

フランジ部33はがんぎかな部31と圧入軸部32との間に位置し、径方向の外側に向けて突出している。3つの湾曲部30の頂部を通る内接円の直径よりもフランジ部33の直径は大きくなっている。フランジ部33の軸方向の第2ほぞ部24b側に位置する端面は、裏面23b側の湾曲部30と当接している。

0031

図2に示すように、がんぎ歯車部23の複数の歯部29はアンクル21と噛合する。アンクル21はアンクル体34を備えている。アンクル体34は3つの柱状のアンクルビーム35がT字状に接合した形状になっている。アンクルビーム35が接合した場所には円柱状のアンクル真36が配置されている。アンクル真36の両端は地板3及び図示しないアンクル受により回動可能に支持されている。そして、アンクル体34はアンクル真36を軸にして搖動する。

0032

3つのアンクルビーム35のうち1つのアンクルビーム35の先端には第1爪石37が設けられている。第1爪石37が設けられたアンクルビーム35とは別のアンクルビーム35には第2爪石38が設けられている。第1爪石37または第2爪石38が設けられたアンクルビーム35とは別のアンクルビーム35にはアンクルハコ41が設けられている。第1爪石37,第2爪石38は、四角柱状に形成されたルビーであり、接着剤等によりアンクルビーム35に接着固定されている。

0033

このように構成されたアンクル21がアンクル真36を中心に搖動するとき、第1爪石37或いは第2爪石38が、がんぎ歯車部23の歯部29の先端に接触する。この際、アンクルハコ41が取り付けられたアンクルビーム35がドテピン20に接触する。ドテピン20は地板3に設置された柱状のピンである。アンクルビーム35がドテピン20に接触することにより、アンクル21は同方向にそれ以上回動しない。その結果、がんぎ車18の回転が一時的に規制される。

0034

図5に示すように、がんぎ歯車部23の外縁側面には2つの切断面が形成されている。図中上側に位置する切断面を第2切断面42aとする。そして、第2切断面42aが配置された部分を第2切断部42とする。図中右側に位置する切断面を第1切断面43aとする。第1切断面43aが配置された部分を第1切断部43とする。第2切断面42a及び第1切断面43aは歯部29間の歯元の近くに設置されている。そして、第2切断面42a及び第1切断面43aは第1爪石37及び第2爪石38と接触しない場所に配置されている。

0035

がんぎ歯車部23はリム部26、保持部27及び弾性部28から構成されている。がんぎ歯車部23は脆性材料である単結晶シリコンからなっている。がんぎ歯車部23は外縁側面に第2切断面42a及び第1切断面43aを有している。

0036

図6は第2切断部の構造を示す要部模式平面図である。図6に示すように、がんぎ歯車部23が完成する前の形態では、がんぎ歯車部23は第2タイバー45と接続されている。そして、第2タイバー45とがんぎ歯車部23とを切断した面が第2切断面42aである。がんぎ歯車部23の厚み方向側からみた平面視における第2切断面42aの長さを第2切断面長42bとする。第2タイバー45はがんぎ歯車部23と接続する場所が細くなっているので、切断し易くなっている。

0037

図7は第1切断部の構造を示す要部模式平面図である。図7に示すように、がんぎ歯車部23が完成する前の形態では、がんぎ歯車部23は第1タイバー46とも接続されている。そして、第1タイバー46とがんぎ歯車部23とを切断した面が第1切断面43aである。がんぎ歯車部23の厚み方向側からみた平面視における第1切断面43aの長さを第1切断面長43bとする。第1タイバー46はがんぎ歯車部23と接続する場所が細くなっているので、切断し易くなっている。

0038

第2切断面長42bは第1切断面長43bより長くなっている。そして、第2切断面42aにおけるがんぎ歯車部23の厚みと第1切断面43aにおけるがんぎ歯車部23の厚みとは同じ厚みになっている。従って、第2切断面42aの面積は第1切断面43aの面積より大きくなっている。

0039

第1切断面43aの面積は第1切断部43の断面積である。また、第2切断面42aの面積は第2切断部42の断面積である。従って、第2切断部42の断面積は、第1切断部43の断面積より大きい。

0040

図8は単結晶シリコンの結晶構造を示す概略斜視図である。図8に示すように、単結晶シリコンは複数の結晶面を有している。図中の括弧内の数字列ミラー指数を示す。そして、単結晶シリコンは結晶面で劈開しやすい性質がある。従って、単結晶シリコンは結晶面以外の面で切断するときに比べて、結晶面に沿って切断するほうが小さい力で切断できる。そして、切断により生ずるヒビが結晶面以外の方向へ広がることを低減できる。

0041

0042

0043

次に上述したがんぎ車18の製造方法について図9図27にて説明する。図9は、がんぎ車の製造方法のフローチャートであり、図10図27はがんぎ車の製造方法を説明するための模式図である。図9のフローチャートにおいて、ステップS1は酸化膜形成工程であり、シリコンウエハーの一方の平面上にシリコン酸化膜を形成する工程である。次にステップS2に移行する。ステップS2はフォトレジスト塗布工程である。この工程は、シリコンウエハーの他方の平面上にフォトレジストを塗布し乾燥する工程である。次にステップS3に移行する。ステップS3は露光現像工程である。この工程は、がんぎ歯車部23の形状のマスクを形成する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS4はエッチング工程である。この工程は、シリコンウエハーをエッチングしてがんぎ歯車部23の形状を形成する工程である。ステップS1で形成したシリコン酸化膜はエッチングで形成される孔が貫通することを抑制する。次にステップS5に移行する。ステップS5は酸化膜除去工程である。この工程は、酸化膜を除去する工程である。

0044

ステップS1〜ステップS5までを合わせた工程がステップS10の外形形成工程である。この工程は、脆性材料の板状部材としてのシリコンウエハー47をエッチングして時計部品としてのがんぎ歯車部23と、がんぎ歯車部23を支持する第1タイバー46及び第2タイバー45と、を形成する工程である。さらに、この工程において、シリコンウエハー47に第1タイバー46及び第2タイバー45と接続する枠部50が形成される。次にステップS6に移行する。ステップS6は第1タイバー切断工程である。この工程は、第1タイバー46とがんぎ歯車部23とを第1切断部43で切断する工程である。次にステップS7に移行する。ステップS7は第2タイバー切断工程である。この工程は、第1切断部43を切断する工程の後に行われ、第2タイバー45とがんぎ歯車部23とを第2切断部42で切断する工程である。この第2切断部42の断面積は、第1切断部43の断面積より大きく形成されている。次にステップS8に移行する。ステップS8は組立工程である。この工程は、がんぎ歯車部23と軸部材24とを組み立てる工程である。以上の工程によりがんぎ車18が完成する。

0045

次に、図10図27を用いて、図9に示したステップと対応させて、製造方法を詳細に説明する。
図10はステップS1の酸化膜形成工程に対応する図である。図10に示すように、シリコンウエハー47を用意する。シリコンウエハー47は予めがんぎ歯車部23の厚みに研削され、表面が研磨されている。がんぎ歯車部23の厚みは特に限定されないが本実施形態では、例えば、300μmになっている。シリコンウエハー47の平面は[100]面になっている。シリコンウエハー47はがんぎ歯車部23を複数形成するマザー基板である。

0046

シリコンウエハー47は円板状であり対向する2つの平面を有する。2つの平面の一方を第1面47aとし、他方の平面を第2面47bとする。第2面47bにシリコン酸化膜48を成膜する。シリコン酸化膜48はCVD(chemical vapor deposition)法を用いて成膜する。シリコン酸化膜48の膜厚は、特に限定されないが本実施形態では例えば、1μmにした。

0047

図11はステップS2のフォトレジスト塗布工程に対応する図である。図11に示すように、ステップS2において、シリコンウエハー47の第1面47aにレジスト膜49を成膜する。スピンコート法スプレーコート法等を用いて感光性の樹脂を溶解した樹脂溶液を塗布する。次に、樹脂溶液を乾燥させることにより溶媒を除去して樹脂膜を形成する。感光性の樹脂にはネガ型及びポジ型のいずれの材料を採用しても良い。

0048

図12から図14はステップS3の露光・現像工程に対応する図である。図12は現像されたレジスト膜49の断面形状を示している。図12に示すように、フォトリソグラフィー技術を用いてレジスト膜49を露光する。そして、レジスト膜49を現像する。現像されたレジスト膜49には開口部49aが形成され、エッチングマスクとして機能する。

0049

図13は現像されたレジスト膜49の平面形状を示している。図13に示すように、シリコンウエハー47には36個のがんぎ歯車部23の形状が配置される。尚、本実施形態では図を見やすくするために、がんぎ歯車部23の個数は36個にしたが、1つのシリコンウエハー47に配置されるがんぎ歯車部23の個数は特に限定されない。

0050

図14は現像されたレジスト膜49を示し、1つのがんぎ歯車部23に対応する部分を示している。図14に示すように、シリコンウエハー47にはがんぎ歯車部23、第1タイバー46、及び第2タイバー45に相当する部分の形状が配置されている。他にも、シリコンウエハー47にはがんぎ歯車部23を囲む枠部50に相当する部分の形状が配置されている。第1タイバー46、及び第2タイバー45は枠部50と接続する。そして、がんぎ歯車部23は第1タイバー46及び第2タイバー45と接続する。開口部49aはシリコンウエハー47からシリコンが除去される部分である。

0051

図15図20はステップS4のエッチング工程に対応する図である。図15に示すように、レジスト膜49をマスクにして、シリコンウエハー47に異方性エッチングを施す。異方性エッチングとしては、例えば、誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)によるディープリアクティブイオンエッチング(Deep Reactive Ion Etching:DRIE)を用いることができる。

0052

図15に、ICPによるDRIEを行う異方性エッチング装置の概略構成を示す。図15に示すように、異方性エッチング装置51は、ステージ52とコイル53とを備えている。ステージ52上に、レジスト膜49が形成された第1面47aがコイル53側を向くようにシリコンウエハー47を載置する。SF6ガスを供給しながら、コイル53に高周波数大電流を流すことによって、プラズマ54が発生する。そして、ステージ52にバイアスをかけることにより、プラズマ54の粒子がレジスト膜49の開口からシリコンウエハー47の第1面47aに引き込まれる。これにより、シリコンウエハー47が第1面47a側から開口部49aの形状で厚さ方向に略垂直にエッチングされる。エッチングされたシリコンはSiF4となって除去される。シリコンウエハー47の過昇温を防止するために、異方性エッチング装置51は例えばヘリウムガスを用いてシリコンウエハー47を第2面47b側から冷却する。

0053

図16に示すように、異方性エッチング装置51を用いてシリコンウエハー47を所定の深さまで削る。次に、図17に示すように、異方性エッチング装置51はC4F8ガスをシリコンウエハー47の表面に供給する。C4F8ガスにより保護膜55が形成される。保護膜55の形成をコーティングという。

0054

図18に示すように、再度、シリコンウエハー47をエッチングする。エッチングによりシリコンが露出する。次に、図19に示すように、保護膜55をコーティングする。そして、シリコンウエハー47のエッチングと保護膜55のコーティングを反復する。この方法をボッシュプロセスという。その結果、図20に示すように、シリコンウエハー47にはシリコン酸化膜48に到達する穴47cが形成される。

0055

図21はステップS5の酸化膜除去工程に対応する図である。図21に示すように、シリコンウエハー47に配置されたレジスト膜49及びシリコン酸化膜48を除去する。レジスト膜49の除去は、レジスト膜49を溶解・剥離可能な発煙硝酸有機溶剤等でのウエットエッチング、あるいは、酸素プラズマアッシング等により行うことができる。本実施形態では、例えば、酸素プラズマアッシングでアッシングした後で、さらに、有機剥離液を用いて残渣を除去した。

0056

シリコン酸化膜48の残差を除去するときにはBHF(Buffered Hydrogen Fluoride)溶液にシリコンウエハー47を浸漬するウエットエッチングを行う。他にも、平行平板によるリアクティブ・イオンエッチングを行ってもよい。以上でステップS10の外形形成工程が終了する。以上の工程によりステップS10が完了する。

0057

図22図24はステップS6の第1タイバー切断工程に相当する図である。図22に示すように、シリコンウエハー47には枠部50、第1タイバー46及びがんぎ歯車部23がステップS10で形成されている。第1タイバー46は枠部50と接続している。

0058

第1タイバー46は第1切断部43、剛体部56及び弾性部57を備えている。第1切断部43はがんぎ歯車部23に設けられている。剛体部56は第1切断部43と接続する。そして、弾性部57は剛体部56及び枠部50と接続する。

0059

第1タイバー46を切断する工程ではがんぎ歯車部23に対して剛体部56を変位させて第1切断部43を切断する。第1切断部43の切断に用いる変位は、第1切断部43を軸にして剛体部56を回転させることで生じるものである。

0060

まず、第1切断部43を軸にして剛体部56を図中時計回りに回転する。次に、図23に示すように、第1切断部43を軸にして剛体部56を図中反時計回りに回転する。さらに、剛体部56を図中時計回りと図中反時計回りに交互に複数回回転させる。その結果、図24に示すように、第1切断部43が切断されて、がんぎ歯車部23に第1切断面43aが形成される。

0061

剛体部56は弾性部57を介して枠部50と接続しているので、第1切断部43を軸にして剛体部56を回転させることができる。第1切断部43を軸にして剛体部56を回転することにより、劈開しやすい結晶面に沿って第1切断部43を切断する。その結果、小さな力で第1切断部43を切断することができる。

0062

図25図27はステップS7の第2タイバー切断工程に相当する図である。図25に示すように、シリコンウエハー47には枠部50、第2タイバー45及びがんぎ歯車部23が配置されている。第2タイバー45は枠部50と接続している。

0063

第2タイバー45は第2切断部42を備えている。第2切断部42はがんぎ歯車部23と接続する。第2タイバー45を切断する工程では第2切断部42に対してがんぎ歯車部23を変位させて第2切断部42を切断する。第2切断部42の切断に用いる変位は、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることで生じるものである。

0064

まず、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を図中時計回りに回転する。次に、図26に示すように、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を図中反時計回りに回転する。さらに、がんぎ歯車部23を図中時計回りと図中反時計回りに交互に複数回回転させる。その結果、図27に示すように、第2切断部42が切断されて、がんぎ歯車部23に第2切断面42aが形成される。

0065

第1切断部43が切断された後では、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることができる。第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転することにより第2切断部42に応力を加えて、第2切断部42を切断する。その結果、小さな力で第2切断部42を切断することができる。

0066

シリコンウエハー47の材料である脆性材料は単結晶シリコンである。第1切断面43a及び第2切断面42aは異方性がある結晶面となっている。単結晶シリコンは劈開し易い結晶面を有している。劈開し易い結晶面は小さい力で単結晶シリコンを劈開できる面である。そして、第1切断面43a及び第2切断面42aは劈開し易い結晶面となっている。従って、第1切断部43及び第2切断部42を小さな力で切断させることができる。

0067

図4及び図5はステップS8の組立工程に対応する図である。図4に示すように、ステップS8において、上述した工程で形成されたがんぎ歯車部23と軸部材24とを組み合わせてがんぎ車18を形成する。がんぎ歯車部23の保持部27の複数の湾曲部30が張り出した貫通孔内に、軸部材24を挿通させて組み立てる。

0068

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、時計部品の製造方法は脆性材料からなるシリコンウエハー47からがんぎ歯車部23、第1タイバー46及び第2タイバー45を形成している。がんぎ歯車部23は時計部品の1つである。第1タイバー46及び第2タイバー45はがんぎ歯車部23と接続しがんぎ歯車部23を支持している。がんぎ歯車部23は第1タイバー46及び第2タイバー45の2つのタイバーにより支持されている為、がんぎ歯車部23に外力が加わってもタイバーが1つのときに比べてじれ難く、また、曲がりにくくなっている。従って、がんぎ歯車部23はタイバーから外れ難くなっている。

0069

第1タイバー46とがんぎ歯車部23とを第1切断部43で切断し、次に、第2タイバー45とがんぎ歯車部23とを第2切断部42で切断する。第1切断部43の切断面の断面積は第2切断部42の切断面の断面積より小さい。従って、第1切断部43の切断面の断面積が第2切断部42の切断面の断面積と同じときに比べて、第1タイバー46を小さな力で切断することができる。タイバーを切断する力が小さい程、がんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減できる。従って、第1切断部43からがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0070

がんぎ歯車部23がタイバーを1つのみ備えているときにはタイバーの切断部の切断面の断面積を大きくして製造工程中にがんぎ歯車部23がタイバーから外れ難ないようにする必要があった。本時計部品の製造方法では2つのタイバーががんぎ歯車部23を支持している。したがって、タイバーが1つのときの切断面の断面積に比べて、第2切断部42の切断面の断面積を小さくすることができる。

0071

切断部の切断面が大きいときには、切断部を切断するのに大きな力が必要になる。このとき、シリコンウエハー47が脆性材料からなる為、切断部からがんぎ歯車部23にヒビが入る可能性がある。本実施形態は第2切断部42の切断面の断面積を小さくできるので、小さな力で第2切断部42を切断することができる。その結果、本時計部品の製造方法は第1切断部43及び第2切断部42からがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0072

(2)本実施形態によれば、シリコンウエハー47は枠部50を備え、枠部50は第1タイバー46及び第2タイバー45と接続する。第1タイバー46は第1切断部43、剛体部56及び弾性部57を備えている。第1切断部43はがんぎ歯車部23と接続する。剛体部56は第1切断部43及び弾性部57と接続する。弾性部57は剛体部56及び枠部50と接続する。

0073

剛体部56は弾性部57を介して枠部50と接続しているので、第1切断部43を軸にして剛体部56を変形させることができる。第1切断部43に対して剛体部56を変形させることにより、第1切断部43に応力を加えて、第1切断部43を切断する。第1切断部43が切断された後では、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を変形させることができる。第2切断部42に対してがんぎ歯車部23を変形させることにより、第2切断部42に応力を加えて、第2切断部42を切断する。その結果、小さな力で第1切断部43及び第2切断部42を容易に切断することができる。

0074

(3)本実施形態によれば、剛体部56は弾性部57を介して枠部50と接続しているので、第1切断部43を軸にして剛体部56を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転させることができる。第1切断部43を軸にして剛体部56を回転することにより第1切断部43の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第1切断部43を切断する。第1切断部43が切断された後では、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転させることができる。第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転することにより第2切断部42の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第2切断部42を切断する。その結果、小さな力で剛体部56を第1切断部43の側面から切断することができ、がんぎ歯車部23の表面23aや裏面23bにヒビが入ってしまうことを抑制することができる。同様に、小さな力でがんぎ歯車部23を第2切断部42の側面から確実に切断することができ、がんぎ歯車部23の表面23aや裏面23bにヒビが入ってしまうことを抑制することができる。

0075

(4)本実施形態によれば、シリコンウエハー47の材質は単結晶シリコンである。単結晶シリコンは異方性のある結晶面を有している。異方性のある結晶面には劈開し易い結晶面が含まれる。劈開し易い結晶面は小さい力で単結晶シリコンを劈開できる面である。そして、第1切断部43の切断面及び第2切断部42の切断面は劈開し易い結晶面となっている。従って、第1切断部43の切断面及び第2切断部42の切断面を小さな力で切断させることができる。

0076

(5)本実施形態によれば、がんぎ歯車部23は第1切断面43a及び第2切断面42aを有している。第1切断面43aは第1タイバー46の第1切断部43で支持されていた跡であり、第2切断面42aは第2タイバー45の第2切断部42で支持されていた跡である。第1タイバー46の切断部を第1切断部43とし、第2タイバー45の切断部を第2切断部42とする。第1切断面43a及び第2切断面42aからがんぎ歯車部23は2カ所で支持されていたことがわかる。がんぎ歯車部23は2つのタイバーにより支持されていた為、がんぎ歯車部23に外力が加わってもタイバーが1つのときに比べて捻じれ難く、また、曲がりにくくなっていた。従って、がんぎ歯車部23はタイバーから外れ難くなっている。

0077

がんぎ歯車部23が1つのタイバーで支持されているときにはタイバーの切断面の断面積を大きくして製造工程中にがんぎ歯車部23がタイバーから外れ難ないようにする必要があった。本実施形態ではがんぎ歯車部23が2つのタイバーで支持されている。したがって、タイバーが1つのときの切断面の断面積に比べて、第1タイバー46及び第2タイバー45の切断面の断面積を小さくすることができる。

0078

第1切断面43aの面積は第2切断面42aの面積より小さくなっている。従って、第1タイバー46の切断面の断面積が第2タイバー45の切断面の断面積と同じときに比べて、第1タイバー46を小さな力で切断することができる。タイバーを切断する力が小さい程、がんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減できる。従って、第1切断部43からがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0079

第1タイバー46が切断された後に第2タイバー45が切断される。タイバーが1つのときに比べて、第2切断面42aの断面積を小さくすることができるため、タイバーが1つのときに比べて小さい力で第2切断部42を切断することができる。

0080

切断部の切断面が大きいときには、切断部を切断するのに大きな力が必要になる。このとき、がんぎ歯車部23が脆性材料からなる為、第1切断面43a及び第2切断面42aからがんぎ歯車部23にヒビが入る可能性がある。第2切断部42の切断面は断面積を小さくできるので、小さな力で切断部を切断することができる。その結果、がんぎ歯車部23の構造はがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0081

(6)本実施形態によれば、シリコンウエハー47は単結晶シリコンである。単結晶シリコンは複数の結晶面を有している。そして、第1切断面43a及び第2切断面42aは、単結晶シリコンの結晶面になっている。単結晶シリコンは結晶面で折れやすいので、第1タイバー46及び第2タイバー45を小さい力で切断することができる。その結果、がんぎ歯車部23の構造はがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0082

(7)本実施形態によれば、第1切断面43aの結晶面は、第2切断面42aの結晶面と異なる結晶面である。従って、第1切断面43aと第2切断面42aとは互いに交差する面になっている。このとき、第1タイバー46及び第2タイバー45の位置の自由度を高くできるので、時計部品の機能に影響しない場所に切断面を設定しやすくすることができる。

0083

(8)本実施形態によれば、機械式時計1はがんぎ歯車部23を備えている。がんぎ歯車部23はがんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる構造になっている。従って、機械式時計1はヒビが入ることを低減することができる構造のがんぎ歯車部23を備えた時計とすることができる。

0084

(第2の実施形態)
次に、がんぎ歯車部のタイバー切断方法の一実施形態について図28及び図29を用いて説明する。図28はがんぎ歯車部が形成されたシリコンウエハーの要部模式平面図である。図29は第1タイバーの構造を示す要部模式平面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、第1タイバー46の形状が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。

0085

すなわち、本実施形態では、図28に示すように、シリコンウエハー60は枠部50を備えている。そして、枠部50と接続して第1タイバー61及び第2タイバー45が形成されている。さらに、第1タイバー61及び第2タイバー45と接続してがんぎ歯車部23が形成されている。シリコンウエハー60において枠部50、がんぎ歯車部23、第1タイバー61及び第2タイバー45に囲まれた部分はシリコンウエハー60を貫通する穴60aになっている。

0086

図29に示すように、第1タイバー61は第1切断部62、剛体部63及び弾性部64を備えている。第1切断部62はがんぎ歯車部23と接続する。剛体部63は第1切断部62と接続する。そして、弾性部64は剛体部63及び枠部50と接続する。

0087

シリコンウエハー60の厚み方向側からみた平面視において第1切断部62はがんぎ歯車部23と剛体部63との間で最も細くなっている部分を示す。第1切断部62で切断したときにがんぎ歯車部23に形成される面を第1切断面62aとする。第1切断面62aの長さを第1切断面長62bとする。第1切断面長62bは第1切断部62と同じ長さである。そして、第1切断面長62bは第2切断面長42bより短い長さになっている。第1切断部62と第2切断部42とにおけるシリコンウエハー60の厚みは同じ厚みである。従って、第2切断部42の断面積は第1切断部62の断面積より大きくなっている。

0088

図28に示すように、第1タイバー61を切断するときには操作者が第1切断部62を軸にしてがんぎ歯車部23を複数回揺動するように回転する。このとき、第1タイバー61の剛体部63も第1切断部62を軸にして回転する。第1切断部62の断面積は第2切断部42の断面積より小さいので、第2切断部42より先に第1切断部62が切断される。

0089

第1切断部62の断面積が第2切断部42の断面積と同じときより小さい力で操作者は第1切断部62を切断することができる。従って、がんぎ歯車部23にヒビが入ることを低減することができる。

0090

次に、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を複数回揺動するように回転する。その結果、第2切断部42を切断することができる。

0091

本実施形態では操作者が第1切断部62を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させる。第1タイバー61よりがんぎ歯車部23の方が大きいので、操作者はがんぎ歯車部23をピンセット等の治具で保持しやすい。従って、操作者は容易に第1切断部62を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることができる。

0092

(第3の実施形態)
次に、がんぎ歯車部のタイバー切断方法の一実施形態について図30図37を用いて説明する。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、枠部50及びタイバーの位置及び形状が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。

0093

図30はがんぎ歯車部が形成された基板の構成を示す模式平面図である。すなわち、本実施形態では、板状部材としての基板67に枠部68、がんぎ歯車部23、第1タイバー69、第2タイバー45、第1変形操作穴70及び第2変形操作穴71が配置されている。基板67はシリコンウエハー47をスクライブして一部を取り出したものである。基板67の材質は単結晶シリコンである。基板67は第1の実施形態のステップS10と同様の工程で形成される。

0094

枠部68は格子状に配置され、各枠部68の内側には基板67を貫通する穴67aが配置されている。枠部68と第1タイバー69及び第2タイバー45とが接続している。そして、がんぎ歯車部23は第1タイバー69及び第2タイバー45に接続され、第1タイバー69及び第2タイバー45に支持されている。

0095

図中横方向の右側を+X方向とし、図中縦方向の上側を+Y方向とする。そして、X方向及びY方向と直交する方向をZ方向とする。基板67の+Y方向側には第1変形操作穴70が配置され、第1変形操作穴70はX方向に並んで配置されている。同じく、基板67の−Y方向側には第2変形操作穴71が配置され、第2変形操作穴71はX方向に並んで配置されている。第1変形操作穴70及び第2変形操作穴71は基板67に力を作用させて、基板67を変形させるときに用いられる。詳しくは、枠部68からがんぎ歯車部23を外すとき、第2変形操作穴71に対して第1変形操作穴70をX方向に往復移動させる。

0096

1つのがんぎ歯車部23に注目したとき、がんぎ歯車部23の−Y方向側の枠部68を第1梁68aとする。がんぎ歯車部23の−X方向側の枠部68を第2梁68bとする。がんぎ歯車部23の+Y方向側の枠部68を第3梁68cとする。がんぎ歯車部23の+X方向側の枠部68を第4梁68dとする。このように、がんぎ歯車部23の法線方向から平面視したときに枠部68は四角形を形成する第1梁68a、第2梁68b、第3梁68c及び第4梁68dを備えている。

0097

第1梁68aと第3梁68cとが対向して配置されている。第2梁68bと第4梁68dとが対向して配置されている。第1梁68a及び第3梁68cはX方向に長い梁である。第1梁68a及び第3梁68cの断面積はY方向及びZ方向を通る平面で切断される断面の断面積である。そして、第2梁68b及び第4梁68dの断面積はX方向及びZ方向を通る平面で切断される断面の断面積である。このとき、第1梁68a及び第3梁68cの断面積は第2梁68b及び第4梁68dの断面積より大きくなっている。

0098

図31は第1タイバー及び第2タイバーとがんぎ歯車部との位置関係を説明するための要部模式平面図である。図31に示すように、がんぎ歯車部23の−Y方向側ではがんぎ歯車部23と第1梁68aとが第1タイバー69により接続されている。第1タイバー69は第1切断部72にてがんぎ歯車部23と接続されている。第1切断部72が切断されたときの切断面が第1切断面72aになる。

0099

がんぎ歯車部23の+Y方向側ではがんぎ歯車部23と第3梁68cとが第2タイバー45により接続されている。第2タイバー45は第2切断部42にてがんぎ歯車部23と接続されている。第2切断部42が切断されたときの切断面が第2切断面42aになる。このように、第1タイバー69は第1梁68aと接続し、第2タイバー45は第3梁68cと接続している。ステップS10の工程において基板67には第1タイバー69及び第2タイバー45と接続する枠部68が形成される。

0100

図32は第2タイバーとがんぎ歯車部との接続を説明するための要部模式平面図である。図32に示すように、第2切断面42aの長さを第2切断面長42bとする。第2切断部42の結晶面はX方向及びZ方向を通る面である。そして、第2切断面42aは結晶面に沿って形成されるので、第2切断面42aはX方向及びZ方向を通る面になる。

0101

図33は第1タイバーとがんぎ歯車部との接続を説明するための要部模式平面図である。図33に示すように、第1切断面72aの長さを第1切断面長72bとする。第1切断部72の結晶面はX方向及びZ方向を通る面である。そして、第1切断面72aは結晶面に沿って形成されるので、第1切断面72aはX方向及びZ方向を通る面になる。そして、第1切断面72aは、がんぎ歯車部23を介して第2切断面42aと対向する位置に配置されている。

0102

第2切断面長42bは第1切断面長72bより長くなっている。そして、第2切断面42aにおけるがんぎ歯車部23の厚みと第1切断面72aにおけるがんぎ歯車部23の厚みとは同じ厚みになっている。従って、第2切断面42aの面積は第1切断面72aの面積より大きくなっている。第1切断面72aの面積は第1切断部72の断面積である。また、第2切断面42aの面積は第2切断部42の断面積である。従って、第2切断部42の断面積は、第1切断部72の断面積より大きい。

0103

図34図37は第1切断部及び第2切断部を切断する方法を説明するための模式図である。第1切断部72を切断するとき第2変形操作穴71に対して第1変形操作穴70をX方向に往復移動させる。移動量は特に限定されないが、本実施形態では例えば、100μm〜200μmとした。

0104

図34に示すように、第2変形操作穴71に対して第1変形操作穴70を−X方向に移動させる。このとき、第1梁68aに対して第3梁68cが−X方向に移動する。そして、第2梁68b及び第4梁68dを変形させる。この操作により、がんぎ歯車部23は反時計回りに回転する。

0105

続いて、図35に示すように、第2変形操作穴71に対して第1変形操作穴70を+X方向に移動させる。このとき、第1梁68aに対して第3梁68cが+X方向に移動する。そして、第2梁68b及び第4梁68dを変形させる。これにより、がんぎ歯車部23は時計回りに回転する。

0106

さらに続けて、第2変形操作穴71に対して第1変形操作穴70を−X方向と+X方向とに交互に往復移動させる。この操作により第2切断部42及び第1切断部72には応力が反復して加えられる。

0107

第1切断面長72bは第2切断面長42bより短くなっている。従って、図36に示すように、第1切断部72が切断され、第1切断面72aが形成される。つまり、第1タイバー69を切断する工程では第1梁68aに対して第2梁68b及び第4梁68dを変形させ、この変形に基づいて第1タイバー69に対してがんぎ歯車部23を変位させて第1切断部72を切断する。第1切断部72の切断に用いる変位は、第1切断部72を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることで生じるものである。

0108

図37に示すように、第2タイバー45を切断する工程では第2タイバー45に対してがんぎ歯車部23を変位させて第2切断部42を切断する。第2切断部42の切断に用いる変位は、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることで生じるものである。

0109

上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、枠部68は第1タイバー69及び第2タイバー45と接続する。枠部68は第1梁68a、第2梁68b、第3梁68c及び第4梁68dを備えている。そして、第1梁68a、第2梁68b、第3梁68c及び第4梁68dは四角形を形成する。第1梁68aと第3梁68cとが対向している。第2梁68bと第4梁68dとが対向している。そして、第1梁68a及び第3梁68cの断面積は第2梁68b及び第4梁68dの断面積より大きくなっている。従って、第2梁68b及び第4梁68dは第1梁68a及び第3梁68cより変形し易い。

0110

第1梁68a及び第3梁68cを変形させずに、第2梁68b及び第4梁68dを変形させる。このとき、第1梁68aと第3梁68cとは略平行に相対移動する。そして、がんぎ歯車部23は第1タイバー69を介して第1梁68aと接続し、第2タイバー45を介して第3梁68cと接続している。このため、枠部68に対してがんぎ歯車部23が回転する。このとき、第1切断部72及び第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23が回転するため、第1切断部72及び第2切断部42は損傷する。そして、第1切断部72は第2切断部42より断面積が小さいので、第2切断部42より先に切断される。このとき、第1切断部72及び第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させるため小さな力で第1切断部72に損傷を与えることができる。

0111

第1切断部72が切断された後では、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転させることができる。第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を回転することにより第2切断部42に応力を加えて、第2切断部42を切断する。タイバーが1本の時よりも第1切断部72の幅を短くすることができる。その結果、小さな力で第1切断部72及び第2切断部42を切断することができる。

0112

(2)本実施形態によれば、第1タイバー69は第1切断部72を介してがんぎ歯車部23と接続しているので、第1切断部72を軸にしてがんぎ歯車部23を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転させることができる。第1切断部72を軸にしてがんぎ歯車部23を回転することにより第1切断部72の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第1切断部72を切断する。第1切断部72が切断された後では、第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転させることができる。第2切断部42を軸にしてがんぎ歯車部23を(がんぎ歯車部23の平面方向に)回転することにより第2切断部42の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第2切断部42を切断する。その結果、小さな力でがんぎ歯車部23を第1切断部72の側面から切断することができ、がんぎ歯車部23の表面23aや裏面23bにヒビが入ってしまうことを抑制することができる。同様に、小さな力でがんぎ歯車部23を第2切断部42の側面から確実に切断することができ、がんぎ歯車部23の表面23aや裏面23bにヒビが入ってしまうことを抑制することができる。

0113

(3)本実施形態によれば、がんぎ歯車部23を挟んで第1切断面72aと第2切断面42aとが対向している。第1切断面72aは第1タイバー69を切断した跡であり、第2切断面42aは第2タイバー45を切断した跡である。第1タイバー69及び第2タイバー45を切断する前ではがんぎ歯車部23を挟んで第1タイバー69と第2タイバー45とが対向している。従って、がんぎ歯車部23は第1タイバー69及び第2タイバー45に支持された両端固定構造になっている。そして、第1タイバー69と第2タイバー45とが対向しているとき、第1タイバー69と第2タイバー45とが離れている。従って、がんぎ歯車部23にトルクが加わるときに第1切断部72及び第2切断部42に加わる力を小さくできる。その結果、第1タイバー69及び第2タイバー45を切断する前では外力に影響され難くできる。

0114

尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、ステップS4のエッチング工程において、ボッシュプロセスを行った。このとき、エッチングした面にスキャロップと呼ばれる凹凸が形成される。このスキャロップを除去する工程を行ってもよい。詳しくは、シリコンウエハー47を熱酸化し1μm以上の深さの酸化膜を形成する。次に、BHF溶液に浸漬して酸化膜をエッチングしてもよい。

0115

他にも、ステップS8の組立工程でがんぎ歯車部23に軸部材24を挿通した後で、がんぎ歯車部23の表面に、二酸化ケイ素(SiO2)からなるシリコン酸化膜を形成する酸化処理を行ってもよい。がんぎ歯車部23に酸化処理を行うと、シリコンを含む材料からなるがんぎ歯車部23の表面に形成されるシリコン酸化膜により、がんぎ歯車部23の機械的強度が向上する。酸化処理を行う場合は、例えば1000℃以上の高温で行う熱酸化処理を行うことが好ましい。

0116

(変形例2)
前記第1の実施形態では、がんぎ歯車部23の材料に脆性材料の板状部材であるシリコンを用いた。他にも、がんぎ歯車部23の材料に炭化シリコン水晶ガラスサファイア等を用いてもよい。また、第1切断部の厚みと第2切断部の厚みとが同じ構成であったが、2つの切断部の断面積が異なるよう構成すれば、2つの切断部の厚みも異ならせて構成してもよい。

0117

(変形例3)
前記第1の実施形態では、時計の一例として機械式時計の脱進機構に使用するがんぎ車18の例を示した。他にも、時計の動力源からの動力により動作する各種時計部品として、脱進機構に使用するアンクルや時計の表輪列に使用する歯車や裏輪列に使用される歯車などにも上記の構造及び製造方法を適用することができる。他にも、電子式時計に適用しても良い。他にも、時計部品以外でもMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)の部品に適用してもよい。

0118

以下に、実施形態から導き出される内容を記載する。

0119

時計部品の製造方法は、脆性材料の板状部材をエッチングして、時計部品としての本体部と前記本体部を支持する第1タイバー及び第2タイバーと、を形成する工程と、前記第1タイバーと前記本体部とを第1切断部で切断する工程と、前記第1切断部で切断する工程の後に、前記第2タイバーと前記本体部とを、前記第1切断部の断面積よりも大きな断面積を有する第2切断部で切断する工程と、を含む、ことを特徴とする。

0120

この構成によれば、時計部品の製造方法は脆性材料からなる板状部材から本体部、第1タイバー及び第2タイバーを形成している。本体部は時計部品である。第1タイバー及び第2タイバーは本体部と接続し本体部を支持している。本体部は第1タイバー及び第2タイバーの2つのタイバーにより支持されている為、本体部に外力が加わってもタイバーが1つのときに比べて捻じれ難く、また、曲がりにくくなっている。従って、本体部はタイバーから外れ難くなっている。

0121

第1タイバーと本体部とを第1切断部で切断し、次に、第2タイバーと本体部とを第2切断部で切断する。第1切断部の切断面の断面積は第2切断部の切断面の断面積より小さい。従って、第1切断部の切断面の断面積が第2切断部の切断面の断面積と同じときに比べて、第1タイバーを小さな力で切断することができる。タイバーを切断する力が小さい程、本体部にヒビが入ることを低減できる。従って、第1切断部から本体部にヒビが入ることを低減することができる。

0122

1つのみのタイバーが本体部を備えているときにはタイバーの切断部の切断面の断面積を大きくして製造工程中に本体部がタイバーから外れ難ないようにする必要があった。本時計部品の製造方法では2つのタイバーが本体部を支持している。したがって、タイバーが1つのときの切断面の断面積に比べて、第2切断部の切断面の断面積を小さくすることができる。

0123

切断部の切断面が大きいときには、切断部を切断するのに大きな力が必要になる。このとき、板状部材が脆性材料からなる為、切断部から本体部にヒビが入る可能性がある。第2切断部の切断面は断面積を小さくできるので、小さな力で切断部を切断することができる。その結果、本時計部品の製造方法は第1切断部及び第2切断部から時計部品としての本体部にヒビが入ることを低減することができる。

0124

上記の時計部品の製造方法は、前記形成する工程において、前記板状部材に前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記第1タイバーは、前記本体部に設けられた前記第1切断部と、前記第1切断部と接続する剛体部と、前記剛体部及び前記枠部と接続する弾性部と、を備え、前記第1タイバーを切断する工程では前記本体部に対して前記剛体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2切断部に対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することが好ましい。

0125

この構成によれば、板状部材は枠部を備え、枠部は第1タイバー及び第2タイバーと接続する。第1タイバーは第1切断部、剛体部及び弾性部を備えている。第1切断部は本体部と接続する。剛体部は第1切断部及び弾性部と接続する。弾性部は剛体部及び枠部と接続する。

0126

剛体部は弾性部を介して枠部と接続しているので、第1切断部を軸にして剛体部を変形させることができる。第1切断部に対して剛体部を変形させることにより、第1切断部に応力を加えて、第1切断部を切断する。第1切断部が切断された後では、第2切断部を軸にして本体部を変形させることができる。第2切断部に対して本体部を変形させることにより、第2切断部に応力を加えて、第2切断部を切断する。その結果、小さな力で第1切断部及び第2切断部を容易に切断することができる。

0127

上記の時計部品の製造方法は、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記剛体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることが好ましい。

0128

この構成によれば、剛体部は弾性部を介して枠部と接続しているので、第1切断部を軸にして剛体部を(前記本体部の平面方向に)回転させることができる。第1切断部を軸にして剛体部を回転することにより第1切断部の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第1切断部を切断する。第1切断部が切断された後では、第2切断部を軸にして本体部を(前記本体部の平面方向に)回転させることができる。第2切断部を軸にして本体部を(前記本体部の平面方向に)回転することにより第2切断部の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第2切断部を切断する。その結果、小さな力で剛体部を第1切断部の側面から切断することができ、本体部の表面や裏面にヒビが入ってしまうことを抑制することができる。同様に、小さな力で本体部を第2切断部の側面から確実に切断することができ、本体部の表面や裏面にヒビが入ってしまうことを抑制することができる。

0129

上記の時計部品の製造方法は、前記形成する工程において、前記板状部材は前記第1タイバー及び前記第2タイバーと接続する枠部が形成され、前記本体部の法線方向から平面視したときに前記枠部は四角形を形成する第1梁、第2梁、第3梁及び第4梁を備え、前記第1梁と前記第3梁とが対向して配置され、前記第2梁と前記第4梁とが対向して配置され、前記第1梁及び前記第3梁の断面積は前記第2梁及び前記第4梁の断面積より大きく、前記第1タイバーは前記第1梁と接続し、前記第2タイバーは前記第3梁と接続し、前記第1タイバーを切断する工程では前記第1梁に対して前記第2梁及び前記第4梁を変形させ、この変形に基づいて前記第1タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第1切断部を切断し、前記第2タイバーを切断する工程では前記第2タイバーに対して前記本体部を変位させて前記第2切断部を切断することが好ましい。

0130

この構成によれば、枠部は第1タイバー及び第2タイバーと接続する。枠部は第1梁、第2梁、第3梁及び第4梁を備えている。そして、第1梁、第2梁、第3梁及び第4梁は四角形を形成する。第1梁と第3梁とが対向している。第2梁と第4梁とが対向している。そして、第1梁及び第3梁の断面積は第2梁及び第4梁の断面積より大きくなっている。従って、第2梁及び第4梁は第1梁及び第3梁より変形し易い。

0131

第1梁及び第3梁を変形させずに、第2梁及び第4梁を変形させる。このとき、第1梁と第3梁とは略平行に相対移動する。そして、本体部は第1タイバーを介して第1梁と接続し、第2タイバーを介して第3梁と接続している。このため、枠部に対して本体部が回転する。このとき、第1切断部及び第2切断部を軸にして本体部が回転するため、第1切断部及び第2切断部が切断される。そして、第1切断部は第2切断部より断面積が小さいので、第2切断部より先に切断される。このとき、第1切断部及び第2切断部を軸にして本体部を回転させるため本体部を損傷させない小さな力で第1切断部を切断することができる。

0132

第1切断部が切断された後では、第2切断部を軸にして本体部を回転させることができる。第2切断部を軸にして本体部を回転することにより、第2切断部を切断する。その結果、本体部を損傷させない小さな力で第1切断部及び第2切断部を切断することができる。

0133

上記の時計部品の製造方法は、前記第1切断部の切断に用いる前記変位は、前記第1切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであり、前記第2切断部の切断に用いる前記変位は、前記第2切断部を軸にして前記本体部を回転させることで生じるものであることが好ましい。

0134

この構成によれば、本体部は第1切断部を介して枠部と接続しているので、第1切断部を軸にして本体部を(前記本体部の平面方向に)回転させることができる。第1切断部を軸にして本体部を回転することにより第1切断部の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第1切断部を切断する。第1切断部が切断された後では、第2切断部を軸にして本体部を(前記本体部の平面方向に)回転させることができる。第2切断部を軸にして本体部を(前記本体部の平面方向に)回転することにより第2切断部の側面(エッチング断面)に応力を加えて、第2切断部を切断する。その結果、小さな力で本体部を第1切断部の側面から切断することができ、本体部の表面や裏面にヒビが入ってしまうことを抑制することができる。同様に、小さな力で本体部を第2切断部の側面から確実に切断することができ、本体部の表面や裏面にヒビが入ってしまうことを抑制することができる。

0135

上記の時計部品の製造方法は、前記脆性材料は単結晶シリコンであり、前記第1切断部の切断面及び前記第2切断部の切断面は異方性がある結晶面となっていることが好ましい。

0136

この構成によれば、脆性材料は単結晶シリコンである。単結晶シリコンは異方性がある結晶面を有している。異方性がある結晶面には劈開し易い結晶面が含まれる。劈開し易い結晶面は小さい力で単結晶シリコンを劈開できる面である。そして、第1切断部の切断面及び第2切断部の切断面は劈開し易い結晶面となっている。従って、第1切断部の切断面及び第2切断部の切断面を小さな力で切断させることができる。

0137

時計部品は、脆性材料で構成され、時計の動力源からの動力により動作する本体部と、前記本体部の外縁側面に、第1切断面と、第2切断面と、を有し、前記第2切断面の面積は前記第1切断面の面積より大きいことを特徴とする。

0138

この構成によれば、本体部は第1切断面及び第2切断面を有している。第1切断面は第1タイバーの切断部で支持されていた跡であり、第2切断面は第2タイバーの切断部で支持されていた跡である。第1タイバーの切断部を第1切断部とし、第2タイバーの切断部を第2切断部とする。第1切断面及び第2切断面から本体部は2カ所で支持されていたことがわかる。本体部は2つのタイバーにより支持されていた為、本体部に外力が加わってもタイバーが1つのときに比べて捻じれ難く、また、曲がりにくくなっていた。従って、本体部はタイバーから外れ難くなっている。

0139

本体部が1つのタイバーで支持されているときにはタイバーの切断面の断面積を大きくして製造工程中に本体部がタイバーから外れないようにする必要があった。本時計部品では本体部が2つのタイバーで支持されていた。したがって、タイバーが1つのときの切断面の断面積に比べて、第1タイバー及び第2タイバーの切断面の断面積を小さくすることができる。

0140

第1切断面の面積は第2切断面の面積より小さくなっている。従って、第1タイバーの切断面の断面積が第2タイバーの切断面の断面積と同じときに比べて、第1タイバーを小さな力で切断することができる。タイバーを切断する力が小さい程、本体部にヒビが入ることを低減できる。従って、第1切断部から本体部にヒビが入ることを低減することができる。

0141

第1タイバーが切断された後に第2タイバーが切断される。タイバーが1つのときに比べて、第2切断面の断面積を小さくすることができるため、タイバーが1つのときに比べて小さい力で第2切断部を切断することができる。

0142

切断部の切断面が大きいときには、切断部を切断するのに大きな力が必要になる。このとき、本体部が脆性材料からなる為、第1切断面及び第2切断面から本体部にヒビが入る可能性がある。第2切断部の切断面は断面積を小さくできるので、小さな力で切断部を切断することができる。その結果、本時計部品の構造は本体部にヒビが入ることを低減することができる。

0143

上記の時計部品は、前記第1切断面は、前記本体部を介して前記第2切断面と対向する位置に配置されていることが好ましい。

0144

この構成によれば、本体部を挟んで第1切断面と第2切断面とが対向している。第1切断面は第1タイバーを切断した跡であり、第2切断面は第2タイバーを切断した跡である。第1タイバー及び第2タイバーを切断する前では本体部を挟んで第1タイバーと第2タイバーとが対向している。従って、本体部は第1タイバー及び第2タイバーに支持された両端固定構造になっている。そして、第1タイバーと第2タイバーとが対向しているとき、第1タイバーと第2タイバーとが離れている。従って、本体部にトルクが加わるときに第1切断部及び第2切断部に加わる力を小さくできる。従って、第1タイバー及び第2タイバーを切断する前では外力に影響され難くできる。その結果、品質良く時計部品を製造することができる。

0145

上記の時計部品は、前記脆性材料は単結晶シリコンであり、前記第1切断面及び前記第2切断面は、前記単結晶シリコンの結晶面になっていることが好ましい。

0146

この構成によれば、脆性材料は単結晶シリコンである。単結晶シリコンは複数の結晶面を有している。そして、第1切断面及び第2切断面は、シリコンの結晶面に一致している。単結晶シリコンは結晶面で折れやすいので、第1タイバー及び第2タイバーを小さい力で切断することができる。従って、本時計部品の構造は本体部にヒビが入ることを低減することができる。その結果、品質良く時計部品を製造することができる。

0147

上記の時計部品は、前記脆性材料は単結晶シリコンであり、前記第1切断面の結晶面は、前記第2切断面の結晶面と異なる結晶面であることが好ましい。

0148

この構成によれば、第1切断面の結晶面は、第2切断面の結晶面と異なる結晶面である。従って、第1切断面と第2切断面とは互いに交差する面になっている。このとき、第1タイバー及び第2タイバーの位置の自由度を高くできるので、時計部品の機能に影響しない場所に切断面を設定しやすくすることができる。

0149

時計は、上記に記載の時計部品を備えたことを特徴とする。

0150

この構成によれば、時計は上記に記載の時計部品を備えている。上記に記載の時計部品は本体部にヒビが入ることを低減することができる構造になっている。従って、本時計は本体部にヒビが入ることを低減することができる構造の時計部品を備えた時計とすることができる。

0151

1…時計としての機械式時計、23…時計部品及び本体部としてのがんぎ歯車部、42…第2切断部、42a…第2切断面、43,62…第1切断部、43a,62a,72a…第1切断面、45…第2タイバー、46,69…第1タイバー、47…板状部材としてのシリコンウエハー、56,63…剛体部、57,64…弾性部、67…板状部材としての基板、68a…第1梁、68b…第2梁、68c…第3梁、68d…第4梁、68…枠部。

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  • セイコークロック株式会社の「 時計」が 公開されました。( 2020/10/29)

    【課題】複雑に動作する装飾体を備えた時計を提供する。【解決手段】時計は、地板20と、地板20に対して所定の中心軸線O回りに相対回転可能な回転板30と、回転板30に回転可能に支持され、地板20に対する回... 詳細

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