昆虫型飛翔玩具の翼体、及び当該翼体を備える昆虫型飛翔玩具
【課題】昆虫の翅の厚さや模様等がそっくりな昆虫型飛翔玩具の翼体及び、当該翼体を設けて飛翔する昆虫型飛翔玩具を提供することを目的とする。
【解決手段】厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板１５よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様１０を形成したことを特徴とする。
【解決手段】厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板１５よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様１０を形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昆虫型飛翔玩具及び昆虫型飛翔玩具に用いられる翼体に係わり、より詳しくは、昆虫の翅の翅脈を模した設けた翼体及び当該翼体を設けた昆虫型飛翔玩具に関する。
【背景技術】
【０００２】
昆虫の翅は、厚さの薄い部分は数μｍで、模様となる翅脈の厚さは１０〜１０００μｍである。
従来からある模型用の昆虫の翼体は、布や合成樹脂製のシートなどの材料を使用し、この布などのシートに翅脈の模様を印刷するなどして外観上、昆虫の形状を似せて形成していた。しかし、それらの翼体は、模様等を全体的に似せているが、翼体自体の厚さはｍｍオーダであり、厚さが数μｍである昆虫の翅を再現したものはなかった。
また、従来の模型用の昆虫の翼体は、翼体の厚さが１ｍｍ程度の金属、合成樹脂、布などの薄いシート材が用いられている。そして、金属、合成樹脂、木等で昆虫の翅脈に似せて形成した骨枠に、前記シート材を張り合わせて翼体を形成していた。
【０００３】
例えば、特許文献１記載の昆虫模型は、カブトムシ等の甲虫の形状をした本体に、蝶の一対の翅を模した翼体を備えさせ、実際には存在しない昆虫を模型として構成している。また、翼体は、０．５ｍｍ程度の厚さの塩化ビニール板から構成されている。
【０００４】
一方、近年、計測技術やシミュレーション技術の発展に伴い、昆虫の翅の形状を正確に計測する研究、翅を羽ばたかした時の翅の強度、翅周りの空気力学的な影響をシミュレーションする研究が報告されている。
また、半導体の製造技術ではナノオーダの計測技術と加工技術によりＬＳＩの製造が行われている。これらの技術を利用して微小な構造物、機械部品などを製作する研究が行われマイクロマシン（ＭＥＭＳ）と呼ばれ、研究開発が行われている。
昆虫の翅の計測技術、シミュレーション技術に関しての研究が報告されている（非特許文献１参照。）。
また、ハエの拡大模型を用いて、ハエのホバリングには失速遅れ以外に回転循環と後流捕獲が存在していることが提案されている（非特許文献２参照。）。
また、微小な生物の泳ぎのメカニズムの解明を行い、昆虫サイズの飛翔では、非常に薄くギザギザで反りのついた翼断面が使われ、この形状の翼が昆虫のサイズでは優れていることが提案されている（非特許文献３参照。）。
また、シミュレーション技術により流体力学的な解析も行われている（非特許文献４参照。）。
また、蝶の羽ばたきについてシミュレーシンも行われている（非特許文献５参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１１９３６７号
【非特許文献１】"Leading-edge vortices in insect flight" (Ellington C.P et al., Nature,vol.384,pp626-630 1996)
【非特許文献２】"Wing Rotation and the Aerodynamic Basis of Insect Flight", (Dickinson et al., 18 JUNE 1999 VOL284 SCIENCE)
【非特許文献３】"Airfoil section characteristics at a low Reynolds number", (Sunada, S. and Kawachi,:Journal of fluids enginieering.1997 March,VOL.284 SCIENCE)
【非特許文献４】"生物飛行のシミュレーションと小型飛翔体"（劉 浩、日本流体学会数値流体力学Ｗｅｂ会誌、１２巻第３号２００５年１月 pp.139〜142）
【非特許文献５】“小型はばたきロボットの実現を目指して”（菊池 耕生、日本流体学会数値流体力学Ｗｅｂ会誌、１２巻第３号２００５年１月 pp.113〜122）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、シート材を用いて翼体を構成するときには、昆虫の翅の最も厚い部分の翅脈とシート材の厚さとが同じになるときはあるが、昆虫の翅の薄い部分と比べるとシート材は明らかに厚いものであった。また、翼体の骨枠はシート材よりも厚く構成されているので、昆虫の翅の形状を精度良く再現しているとは言い難いものであった。
【０００７】
また、昆虫の翅と同一サイズでそっくりな翼体を再現するには、昆虫の翅の形状と大きさμｍの精度で計測し製作することが要求される。外観上そっくりな翼体を再現するには、薄膜構造で数μｍオーダの高い精度が要求され、従来の工作機械では昆虫の翅にそっくりな翼体を製作すること困難であった。
以上のようなことから、従来からの昆虫の模型の翼体は、装飾、展示を主な目的としたものが一般的で、昆虫の模型に翼体を取り付けて、羽ばたかして飛翔をさせることを前提にはしておらず、昆虫の模型を前提にした昆虫そっくりの翼体はなかった。
【０００８】
また、半導体製造技術を利用して微小な構造物、機械部品などを製作するマイクロマシン（ＭＥＭＳ）の研究開発が行われている。しかし、マイクロマシンの研究開発で報告されているものは、微小なアクチュエータ、光学部品、機械部品、燃料電池の電極などがほとんどであり、昆虫の模型に使用する外観上ほんものそっくりの翼体を製作した報告例はなかった。
【０００９】
本発明は、係る問題に鑑み、昆虫の翅の厚さや模様等がそっくりな昆虫型飛翔玩具の翼体、及び当該翼体を設けて飛翔する昆虫型飛翔玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述の課題解決のために、厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様を形成してなることを特徴とする昆虫型飛翔玩具の翼体を構成した。
したがって、昆虫の翅の翅脈の厚さとほぼ同じ厚さの凸部と、凸部より厚さの薄い凹部を備えた翼体を得ることができる。
【００１１】
ここで、片面又は両面をポリマー保護膜で被覆したものが好ましい。
【００１２】
また、前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなるものが好ましい。
【００１３】
また本発明は、以上の翼体を複数設けてなる昆虫型飛翔玩具をも提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上にしてなる本願発明に係る昆虫型飛翔玩具の翼体は、昆虫の翅の翅脈の厚さとほぼ同じ凸部とし、さらにシリコン基板の表面をエッチング処理して凹部を形成するので、昆虫の翅と同様な形状及び厚さの翼体を得ることができる。
【００１５】
また、片面又は両面をポリマー保護膜で被覆したので、羽ばたき動作を行う駆動部材との接合強度を高めることができる。また、ポリマー保護膜で被覆した部分の翼体の強度を高めることができる。
【００１６】
また、前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなるので、昆虫の翅脈とほぼ同様の模様の翼体を形成できる。
【００１７】
そして、上述したような翼体を複数備えているので、リアリティーのある昆虫型飛翔玩具を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る昆虫型飛翔玩具の全体構成を示す図であり、図１〜２は代表的実施形態を示し、図中符号１は昆虫型飛翔玩具、２は翼体、３は支持軸、４は揺動支持軸、５は第１連結アーム、６は第２連結アーム、７は駆動手段、８はクランク部、９は本体をそれぞれ示している。
【００２０】
なお、以下の説明では、昆虫型の飛翔玩具として、トンボ型の飛翔玩具について説明するが他の昆虫の形状を模してもよい。例えば、蜂、虻、蝶、蛾、蝉などの形状を模した羽ばたき動作をする飛翔玩具であってもよい。
【００２１】
本発明の昆虫型飛翔玩具の翼体２は、図２に示すように、厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板１５（図５参照）よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様１０を形成してなることを特徴としており、実際の昆虫の翅の形状や翅脈を模しており、飛翔玩具として飛翔するという楽しみ以外にも、飛翔していない状態でも昆虫としてのリアルな形状を鑑賞して楽しむことができる。
【００２２】
図１は、本発明の翼体２を設けた昆虫型飛翔玩具１を示しており、前後に長いトンボ形状の本体９には、前後に２対の翼体２ａ，２ａ，２ｂ，２ｂを備え、翼体２には揺動支持軸４が設けられ、支持軸３に揺動可能に支持されている。また、翼体２は、揺動支持軸４に連結した第１連結アーム５と、揺動支持軸４より後方に連結された第２連結アーム６とによって揺動し、羽ばたき動作を行う。前記第１連結アーム５の一方端側は揺動支持軸４に連結され、他方端側はクランク部８に軸支され、第２連結アーム６の一方端側は翼体２に連結され、他方端側はクランク部８に軸支されているので、駆動手段７によってクランク部８を回転させることにより、翼体２を羽ばたかせることができる。そして、この羽ばたき動作による翼体２の揚力で飛翔する。
図１では、トンボを例にした駆動機構であったが、上述したように他の昆虫でも同様の機構で構成可能である。
なお、グライダーのように滑空させるものも含ませるため駆動手段７等を設けず翼体２を本体９に固定したものや、手動で翼体を揺動可能に備えたものであってもよい。
【００２３】
昆虫のオニヤンマの場合、前翅の幅は約１０ｍｍ、長さは約５０ｍｍであり、後翅の幅は約１２．４ｍｍ、長さは約５０ｍｍである。そこで、本発明の翼体２も昆虫のオニヤンマと同様に、図２に示すように、前側の翼体２ａの幅１３Ａを１０ｍｍ、長さ１３Ｂを５０ｍｍとし、後側の翼体２ｂの幅１４Ａを１２．４ｍｍ、長さ１４Ｂを５０ｍｍとする。さらに、凸部１０ａと凹部１０ｂからなる翅脈模様１０、翼体２の形状や翅脈模様１０の形状も昆虫のオニヤンマの翅や翅脈の形状を測定し、この測定したデータに基づいて翼体２を作成する。
【００２４】
昆虫の翅の形状の測定するには、顕微鏡により昆虫の翅を拡大してデジタル画像として記録する。そして、前記デジタル画像に対応させながら翅の表面の凹凸を距離センサあるいは顕微鏡の焦点深度機能により測定し、昆虫の翅の形状を３次元のデータとする。さらに、昆虫の翅の３次元データをもとに、昆虫の翅を昆虫型飛翔玩具１に取り付けて羽ばたかせた時に、翼体２に掛かる応力、羽ばたきによる空気の影響等をシミュレーションにより調べて形状の補正を行い、翼体２のデータを作成する。なお、シミュレーションの際には、翼体２を飛翔玩具１に取り付けるための取付部１２等を備えた状態でシミュレーションを行う。
そして、このデータを後述するように、露光用のフォトマスクを作成する際に使用する。
【００２５】
図３は、図２で示した翼体２の断面説明図であり、図５（ａ）に示すようなシリコン基板１５の表面をエッチング処理し、翅脈模様１０を模した凸部１０ａと凹部１０ｂとが形成される。
シリコン基板１５の材料としては、多結晶Ｓｉや単結晶Ｓｉ、ＳｉＣ等のエッチング可能なＳｉ化合物であればいずれの材料であってもよい。
シリコン基板１５の厚さとしては、１０００μｍ以下であることが好ましく、これより厚い場合には生産性が悪く使用できない。また、後述するように、１００μｍ〜１５０μｍ、３００μｍのように様々な厚さのシリコン基板１５を用いることができるが、薄くなりすぎると強度が不足し、羽ばたき動作による飛翔が不可能となる。なお、羽ばたき動作を行うことなく観賞用の模型とする場合には、１００μｍ未満の厚さであってもよい。
【００２６】
翼体２に設けられた凹凸模様１０は、図２及び図３に示すように、片面（図３では上面）のみに形成されているが、両面に凹凸模様１０を形成してもよい。この場合、両側にエッチングを施すことのほか、たとえば片面に凹凸模様１０を施したものを２枚作成し、これらを互いに凹凸模様が外側になるように重ねて接合することにより両面に凹凸模様１０を備えた翼体２として構成することもできる。また、図２では、取付部１２以外のほぼ全ての上面に凹凸模様１０を形成しているが、一部のみに凹凸模様１０を形成してもよい。
なお、翅脈を模した凹凸模様１０は、実際の翅脈と同じでなくてもよく、翼体２に係る応力やエッチング容易性や美観等を考慮して、凸部１０ａや凹部１０ｂを増減したり、位置を変更したり、形状を変更したりしてもよい。
【００２７】
また、図３では、翼体２の上面はエッチング処理により凹凸模様１０が形成され、下面はポリマー保護膜１８で被覆し、翼体２の強度を高めている。ポリマー保護膜１８としては、サイトップ（登録商標）等の透明フッ素樹脂を用いるが他の樹脂であってもよい。特に透明フッ素樹脂は、透明であることから翼体２の美観を損なうことがなく好ましい。
ポリマー保護膜１８を翼体２の下面側、つまり、前記揺動支持軸４及び第２連結アーム６と接合する面にポリマー保護膜１８を設けることで、翼体２と揺動支持軸４及び第２連結アーム６との接合強度を高めることができる。さらに、接合強度が高まることで、翼体２に高周期の羽ばたきを実現させることができる。
また、揺動支持軸４と翼体２の接合部分や、第２連結アーム６と翼体２との接合部分には、絹布やポリマー樹脂等の接合材１９を設けて接合強度を高めてもよい。
さらに、翼体２の前端部１１は、羽ばたき動作のときに大きな力がかかるため、当該前端部１１にポリマー保護膜１８を塗布し、強度を高めてもよい。
なお、図示していないが、エッチング処理を終了した後にエッチング面（図３では上面）をポリマー保護膜１８で被覆してもよい。また、ポリマー保護膜１８による被覆を行わなくてもよい。
【００２８】
以下に、図５に基づき翼体表面の凹凸形状のエッチング工程について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ウエハ状のシリコン基板１５を用意する。シリコン基板１５の厚さは、完成した翼体２の厚さにも関係するが、１０００μｍ以下の基板を使用する。
前記ウエハ状のシリコン基板１５を熱処理して、図５（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１６（ＳｉＯ2膜）を上面及び下面に形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、アルミ薄膜１７をスパッタリングして形成し、図５（ｄ）に示すように、ポリマー保護膜１８をスピンコーティングにより塗布する。
そして、図５（ｅ）に示すように、レジスト溶液を塗布した後に、上述した昆虫の翅を基に作成した翼体２のデータをレジストの露光用のフォトマスクとして使用し、昆虫の翅を模したパターニングを施し、レジスト膜２０を作成する。
さらに、レジスト膜２０が形成された面を図５（ｆ）に示すように、エッチング処理する。詳しくは、アルミ薄膜１７をＩＣＰ−ＲＥＩ（誘導結合型反応性イオンエッチング）にてエッチングした後に、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）にて熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）をエッチングし、さらにシリコン基板１５をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）にてエッチングする。
最後に、図５（ｇ）に示すように、レジスト膜２０を除去して、凸部１０ａ及び凹部１０ｂを形成する。
このようにして、エッチング処理された翼体２を、ウエハ状のシリコン基板１５から切断し、昆虫型飛翔玩具１に取り付ける。
【００２９】
以上、本発明の翼体２のエッチング処理の工程について説明したが、これら以外の工程でエッチングを行ってもよし、他のエッチング技術を用いてもよい。
例えば、シリコン基板１５は、ＲＩＥにてエッチングしているが、ＩＣＰ−ＲＥＩにてエッチングしてもよい。また、ＳｉＯ2（熱酸化膜１６）は、ＢＨＦでエッチングしているが、ＲＩＥやＩＣＰ−ＲＩＥでエッチングしてもよい。
【００３０】
（実施例１）
厚さ１００〜１５０μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１０５０℃、約３時間の熱処理により０．６μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面に０．２μｍのアルミ薄膜１７をスパッタリング５００Ｗ、７分間で形成する。また、裏面に０．２μｍのアルミ薄膜１７をスパッタリング５００Ｗ、７分間で形成する。
さらに、表面にサイトップ（登録商標）を２０００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより膜厚１μｍ塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。
裏面には、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を用いて、膜厚４μｍをスピンコーティングにより塗布し、露光用のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより昆虫の翅を模したパターニングを施す。そして、裏面のアルミ薄膜１７をＣｌガス、ＡｒによるＩＣＰ−ＲＩＥにてエッチングする。その後、熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）をＢＨＦにてエッチングする。
さらに裏面からシリコン基板１５をＳＦ6ガスにてＲＩＥで１００μｍ〜１５０μｍの深度まで除去し（つまり、１００μｍ〜１５０μｍのシリコン基板１５を取り除き）、図３に示す断面構造の翼体２を製作する。
最後にウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を切断する。
なお、図３では、シリコン基板１５の厚さと同様の厚みのエッチングを行っているが、図６（ａ）に示すように、シリコン基板１５の厚さよりも浅いエッチングを行ってもよい。
【００３１】
（実施例２）
ウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を構成する内部側のフォトマスクと、翼体２を取り外すための取り外し用フォトマスクとを用意し、２回に分けてエッチング処理をする。
最初に、厚さ３００μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１１４０℃、約３時間２０分の熱処理により約１μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面にサイトップ（登録商標）を２７００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより４層の膜厚３．０μｍ塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。一方、裏面にＴｉ、Ｐｔ、Ｔｉをそれぞれ膜厚５ｎｍ、２００ｎｍ、１０ｎｍとなるように、スパッタリング４００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗでそれぞれ成膜する。
翼体２の取り外し部分をエッチングするために、シリコン基板１５にレジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍで１２０秒間塗布し、取り外し用フォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより取り外し部分を露光する。
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｃｌ：２５、Ａｒ：２８、真空度：０．５８Ｐａ、ＩＣＰ：５００Ｗ，ＢＩＡＳ：１２５Ｗ）にて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥ（ＳＦ6、Ｏ2、真空度：１．３３×１０4Ｐａ（１００ｔｏｏｒ）、ＲＦ：１００Ｗ）にて８０〜９０分間エッチングし、７０μｍから８０μｍのシリコン基板１５を除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
さらに、当該シリコン基板１５に、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍ、２００〜２４０秒のスピンコーティングにて塗布する。翼体内部側のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより、翼体内部のパターンを露光し、昆虫の翅を模したパターニングを施す。
ＩＣＰ−ＲＩＥにて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥにてシリコン基板１５をエッチングして除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
【００３２】
（実施例３）
ウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を構成する内部側のフォトマスクと、翼体２を取り外すための取り外し用フォトマスクとを用意し、２回に分けてエッチング処理をする。
最初に厚さ１０００μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１１４０℃、約３時間２０分の熱処理により約１μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面にサイトップ（登録商標）を２７００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより４層の膜厚３．０μｍを塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。裏面に、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔｉをそれぞれ膜厚５ｎｍ、２００ｎｍ、１０ｎｍとなるように、スパッタリング４００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗでそれぞれ成膜する。
翼体２の取り外し部分をエッチングするために、シリコン基板１５にレジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍで１２０秒間塗布し、取り外し用フォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより取り外し部分を露光する。
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｃｌ：２５、Ａｒ：２８、真空度：０．５８Ｐａ、ＩＣＰ：５００Ｗ，ＢＩＡＳ：１２５Ｗ）にて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥ（ＳＦ6、Ｏ2、真空度：１．３３×１０4Ｐａ（１００ｔｏｏｒ）、ＲＦ：１００Ｗ）にて８０〜９０分間エッチングし、７０μｍから８０μｍのシリコン基板１５を除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
さらに、当該シリコン基板１５に、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍ、２００〜２４０秒のスピンコーティングにて塗布する。翼体内部側のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより、翼体内部のパターンを露光し、昆虫の翅を模したパターニングを施す。
ＩＣＰ−ＲＩＥにて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥにてシリコン基板１５をエッチングして除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
【００３３】
上述した以外にも、シリコン基板１５へのエッチングを段階的に停止し、ハードマスクをパターンからカットし、エッチングを再開する。これを繰り返すことにより、図６（ｂ）に示すように、凸部１０ａが異なった高さになるように翼体２を形成してもよい。これによって、昆虫の翅の翅脈をよりリアルに表現することができ、より美観性に優れた翼体２を得ることができる。
【００３４】
また、図３〜図５、図６（ａ）〜（ｂ）では、ＲＩＥをシリコン基板１５に対して垂直にしてエッチングをしていたが、シリコン基板１５の法線に対して所定の傾きを設け、斜め方向にエッチングを行ってもよい。これにより図６（ｃ）に示すように、凸部１０ａと凹部１０ｂとの境界部２１は、滑らかに形成され、昆虫の翅の翅脈をよりリアルに表現することができ、美観性に優れた翼体２を得ることができる。また、凸部１０ａ下部から凹部１０ｂにかけて滑らかに形成されているので、凸部１０ａと凹部１０ｂとの接合強度も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】昆虫型飛翔玩具の説明図である。
【図２】（ａ）は昆虫型飛翔玩具の前側の翼体であり、（ｂ）は昆虫型飛翔玩具の後側の翼体の説明図である。
【図３】翼体の断面図である。
【図４】接合材を備えた翼体の断面図である。
【図５】翼体のエッチング処理の工程を説明した図である。
【図６】別実施例の翼体の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 昆虫型飛翔玩具
２ 翼体
３ 支持軸
４ 揺動支持軸
５ 第１連結アーム
６ 第２連結アーム
７ 駆動手段
８ クランク部
９ 本体
１０ 凹凸模様、翅脈模様
１０ａ 凸部
１０ｂ 凹部
１１ 前端部
１２ 取付部
１３Ａ 前側翼体の幅
１３Ｂ 前側翼体の長さ
１４Ａ 後側翼体の幅
１４Ｂ 後側翼体の長さ
１５ シリコン基板
１６ シリコン酸化膜
１７ アルミ薄膜
１８ ポリマー保護膜
１９ 接合材
２０ レジスト膜
２１ 境界部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、昆虫型飛翔玩具及び昆虫型飛翔玩具に用いられる翼体に係わり、より詳しくは、昆虫の翅の翅脈を模した設けた翼体及び当該翼体を設けた昆虫型飛翔玩具に関する。
【背景技術】
【０００２】
昆虫の翅は、厚さの薄い部分は数μｍで、模様となる翅脈の厚さは１０〜１０００μｍである。
従来からある模型用の昆虫の翼体は、布や合成樹脂製のシートなどの材料を使用し、この布などのシートに翅脈の模様を印刷するなどして外観上、昆虫の形状を似せて形成していた。しかし、それらの翼体は、模様等を全体的に似せているが、翼体自体の厚さはｍｍオーダであり、厚さが数μｍである昆虫の翅を再現したものはなかった。
また、従来の模型用の昆虫の翼体は、翼体の厚さが１ｍｍ程度の金属、合成樹脂、布などの薄いシート材が用いられている。そして、金属、合成樹脂、木等で昆虫の翅脈に似せて形成した骨枠に、前記シート材を張り合わせて翼体を形成していた。
【０００３】
例えば、特許文献１記載の昆虫模型は、カブトムシ等の甲虫の形状をした本体に、蝶の一対の翅を模した翼体を備えさせ、実際には存在しない昆虫を模型として構成している。また、翼体は、０．５ｍｍ程度の厚さの塩化ビニール板から構成されている。
【０００４】
一方、近年、計測技術やシミュレーション技術の発展に伴い、昆虫の翅の形状を正確に計測する研究、翅を羽ばたかした時の翅の強度、翅周りの空気力学的な影響をシミュレーションする研究が報告されている。
また、半導体の製造技術ではナノオーダの計測技術と加工技術によりＬＳＩの製造が行われている。これらの技術を利用して微小な構造物、機械部品などを製作する研究が行われマイクロマシン（ＭＥＭＳ）と呼ばれ、研究開発が行われている。
昆虫の翅の計測技術、シミュレーション技術に関しての研究が報告されている（非特許文献１参照。）。
また、ハエの拡大模型を用いて、ハエのホバリングには失速遅れ以外に回転循環と後流捕獲が存在していることが提案されている（非特許文献２参照。）。
また、微小な生物の泳ぎのメカニズムの解明を行い、昆虫サイズの飛翔では、非常に薄くギザギザで反りのついた翼断面が使われ、この形状の翼が昆虫のサイズでは優れていることが提案されている（非特許文献３参照。）。
また、シミュレーション技術により流体力学的な解析も行われている（非特許文献４参照。）。
また、蝶の羽ばたきについてシミュレーシンも行われている（非特許文献５参照。）。
【０００５】
【特許文献１】実用新案登録第３１１９３６７号
【非特許文献１】"Leading-edge vortices in insect flight" (Ellington C.P et al., Nature,vol.384,pp626-630 1996)
【非特許文献２】"Wing Rotation and the Aerodynamic Basis of Insect Flight", (Dickinson et al., 18 JUNE 1999 VOL284 SCIENCE)
【非特許文献３】"Airfoil section characteristics at a low Reynolds number", (Sunada, S. and Kawachi,:Journal of fluids enginieering.1997 March,VOL.284 SCIENCE)
【非特許文献４】"生物飛行のシミュレーションと小型飛翔体"（劉 浩、日本流体学会数値流体力学Ｗｅｂ会誌、１２巻第３号２００５年１月 pp.139〜142）
【非特許文献５】“小型はばたきロボットの実現を目指して”（菊池 耕生、日本流体学会数値流体力学Ｗｅｂ会誌、１２巻第３号２００５年１月 pp.113〜122）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、シート材を用いて翼体を構成するときには、昆虫の翅の最も厚い部分の翅脈とシート材の厚さとが同じになるときはあるが、昆虫の翅の薄い部分と比べるとシート材は明らかに厚いものであった。また、翼体の骨枠はシート材よりも厚く構成されているので、昆虫の翅の形状を精度良く再現しているとは言い難いものであった。
【０００７】
また、昆虫の翅と同一サイズでそっくりな翼体を再現するには、昆虫の翅の形状と大きさμｍの精度で計測し製作することが要求される。外観上そっくりな翼体を再現するには、薄膜構造で数μｍオーダの高い精度が要求され、従来の工作機械では昆虫の翅にそっくりな翼体を製作すること困難であった。
以上のようなことから、従来からの昆虫の模型の翼体は、装飾、展示を主な目的としたものが一般的で、昆虫の模型に翼体を取り付けて、羽ばたかして飛翔をさせることを前提にはしておらず、昆虫の模型を前提にした昆虫そっくりの翼体はなかった。
【０００８】
また、半導体製造技術を利用して微小な構造物、機械部品などを製作するマイクロマシン（ＭＥＭＳ）の研究開発が行われている。しかし、マイクロマシンの研究開発で報告されているものは、微小なアクチュエータ、光学部品、機械部品、燃料電池の電極などがほとんどであり、昆虫の模型に使用する外観上ほんものそっくりの翼体を製作した報告例はなかった。
【０００９】
本発明は、係る問題に鑑み、昆虫の翅の厚さや模様等がそっくりな昆虫型飛翔玩具の翼体、及び当該翼体を設けて飛翔する昆虫型飛翔玩具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、前述の課題解決のために、厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様を形成してなることを特徴とする昆虫型飛翔玩具の翼体を構成した。
したがって、昆虫の翅の翅脈の厚さとほぼ同じ厚さの凸部と、凸部より厚さの薄い凹部を備えた翼体を得ることができる。
【００１１】
ここで、片面又は両面をポリマー保護膜で被覆したものが好ましい。
【００１２】
また、前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなるものが好ましい。
【００１３】
また本発明は、以上の翼体を複数設けてなる昆虫型飛翔玩具をも提供する。
【発明の効果】
【００１４】
以上にしてなる本願発明に係る昆虫型飛翔玩具の翼体は、昆虫の翅の翅脈の厚さとほぼ同じ凸部とし、さらにシリコン基板の表面をエッチング処理して凹部を形成するので、昆虫の翅と同様な形状及び厚さの翼体を得ることができる。
【００１５】
また、片面又は両面をポリマー保護膜で被覆したので、羽ばたき動作を行う駆動部材との接合強度を高めることができる。また、ポリマー保護膜で被覆した部分の翼体の強度を高めることができる。
【００１６】
また、前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなるので、昆虫の翅脈とほぼ同様の模様の翼体を形成できる。
【００１７】
そして、上述したような翼体を複数備えているので、リアリティーのある昆虫型飛翔玩具を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る昆虫型飛翔玩具の全体構成を示す図であり、図１〜２は代表的実施形態を示し、図中符号１は昆虫型飛翔玩具、２は翼体、３は支持軸、４は揺動支持軸、５は第１連結アーム、６は第２連結アーム、７は駆動手段、８はクランク部、９は本体をそれぞれ示している。
【００２０】
なお、以下の説明では、昆虫型の飛翔玩具として、トンボ型の飛翔玩具について説明するが他の昆虫の形状を模してもよい。例えば、蜂、虻、蝶、蛾、蝉などの形状を模した羽ばたき動作をする飛翔玩具であってもよい。
【００２１】
本発明の昆虫型飛翔玩具の翼体２は、図２に示すように、厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板１５（図５参照）よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様１０を形成してなることを特徴としており、実際の昆虫の翅の形状や翅脈を模しており、飛翔玩具として飛翔するという楽しみ以外にも、飛翔していない状態でも昆虫としてのリアルな形状を鑑賞して楽しむことができる。
【００２２】
図１は、本発明の翼体２を設けた昆虫型飛翔玩具１を示しており、前後に長いトンボ形状の本体９には、前後に２対の翼体２ａ，２ａ，２ｂ，２ｂを備え、翼体２には揺動支持軸４が設けられ、支持軸３に揺動可能に支持されている。また、翼体２は、揺動支持軸４に連結した第１連結アーム５と、揺動支持軸４より後方に連結された第２連結アーム６とによって揺動し、羽ばたき動作を行う。前記第１連結アーム５の一方端側は揺動支持軸４に連結され、他方端側はクランク部８に軸支され、第２連結アーム６の一方端側は翼体２に連結され、他方端側はクランク部８に軸支されているので、駆動手段７によってクランク部８を回転させることにより、翼体２を羽ばたかせることができる。そして、この羽ばたき動作による翼体２の揚力で飛翔する。
図１では、トンボを例にした駆動機構であったが、上述したように他の昆虫でも同様の機構で構成可能である。
なお、グライダーのように滑空させるものも含ませるため駆動手段７等を設けず翼体２を本体９に固定したものや、手動で翼体を揺動可能に備えたものであってもよい。
【００２３】
昆虫のオニヤンマの場合、前翅の幅は約１０ｍｍ、長さは約５０ｍｍであり、後翅の幅は約１２．４ｍｍ、長さは約５０ｍｍである。そこで、本発明の翼体２も昆虫のオニヤンマと同様に、図２に示すように、前側の翼体２ａの幅１３Ａを１０ｍｍ、長さ１３Ｂを５０ｍｍとし、後側の翼体２ｂの幅１４Ａを１２．４ｍｍ、長さ１４Ｂを５０ｍｍとする。さらに、凸部１０ａと凹部１０ｂからなる翅脈模様１０、翼体２の形状や翅脈模様１０の形状も昆虫のオニヤンマの翅や翅脈の形状を測定し、この測定したデータに基づいて翼体２を作成する。
【００２４】
昆虫の翅の形状の測定するには、顕微鏡により昆虫の翅を拡大してデジタル画像として記録する。そして、前記デジタル画像に対応させながら翅の表面の凹凸を距離センサあるいは顕微鏡の焦点深度機能により測定し、昆虫の翅の形状を３次元のデータとする。さらに、昆虫の翅の３次元データをもとに、昆虫の翅を昆虫型飛翔玩具１に取り付けて羽ばたかせた時に、翼体２に掛かる応力、羽ばたきによる空気の影響等をシミュレーションにより調べて形状の補正を行い、翼体２のデータを作成する。なお、シミュレーションの際には、翼体２を飛翔玩具１に取り付けるための取付部１２等を備えた状態でシミュレーションを行う。
そして、このデータを後述するように、露光用のフォトマスクを作成する際に使用する。
【００２５】
図３は、図２で示した翼体２の断面説明図であり、図５（ａ）に示すようなシリコン基板１５の表面をエッチング処理し、翅脈模様１０を模した凸部１０ａと凹部１０ｂとが形成される。
シリコン基板１５の材料としては、多結晶Ｓｉや単結晶Ｓｉ、ＳｉＣ等のエッチング可能なＳｉ化合物であればいずれの材料であってもよい。
シリコン基板１５の厚さとしては、１０００μｍ以下であることが好ましく、これより厚い場合には生産性が悪く使用できない。また、後述するように、１００μｍ〜１５０μｍ、３００μｍのように様々な厚さのシリコン基板１５を用いることができるが、薄くなりすぎると強度が不足し、羽ばたき動作による飛翔が不可能となる。なお、羽ばたき動作を行うことなく観賞用の模型とする場合には、１００μｍ未満の厚さであってもよい。
【００２６】
翼体２に設けられた凹凸模様１０は、図２及び図３に示すように、片面（図３では上面）のみに形成されているが、両面に凹凸模様１０を形成してもよい。この場合、両側にエッチングを施すことのほか、たとえば片面に凹凸模様１０を施したものを２枚作成し、これらを互いに凹凸模様が外側になるように重ねて接合することにより両面に凹凸模様１０を備えた翼体２として構成することもできる。また、図２では、取付部１２以外のほぼ全ての上面に凹凸模様１０を形成しているが、一部のみに凹凸模様１０を形成してもよい。
なお、翅脈を模した凹凸模様１０は、実際の翅脈と同じでなくてもよく、翼体２に係る応力やエッチング容易性や美観等を考慮して、凸部１０ａや凹部１０ｂを増減したり、位置を変更したり、形状を変更したりしてもよい。
【００２７】
また、図３では、翼体２の上面はエッチング処理により凹凸模様１０が形成され、下面はポリマー保護膜１８で被覆し、翼体２の強度を高めている。ポリマー保護膜１８としては、サイトップ（登録商標）等の透明フッ素樹脂を用いるが他の樹脂であってもよい。特に透明フッ素樹脂は、透明であることから翼体２の美観を損なうことがなく好ましい。
ポリマー保護膜１８を翼体２の下面側、つまり、前記揺動支持軸４及び第２連結アーム６と接合する面にポリマー保護膜１８を設けることで、翼体２と揺動支持軸４及び第２連結アーム６との接合強度を高めることができる。さらに、接合強度が高まることで、翼体２に高周期の羽ばたきを実現させることができる。
また、揺動支持軸４と翼体２の接合部分や、第２連結アーム６と翼体２との接合部分には、絹布やポリマー樹脂等の接合材１９を設けて接合強度を高めてもよい。
さらに、翼体２の前端部１１は、羽ばたき動作のときに大きな力がかかるため、当該前端部１１にポリマー保護膜１８を塗布し、強度を高めてもよい。
なお、図示していないが、エッチング処理を終了した後にエッチング面（図３では上面）をポリマー保護膜１８で被覆してもよい。また、ポリマー保護膜１８による被覆を行わなくてもよい。
【００２８】
以下に、図５に基づき翼体表面の凹凸形状のエッチング工程について説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、ウエハ状のシリコン基板１５を用意する。シリコン基板１５の厚さは、完成した翼体２の厚さにも関係するが、１０００μｍ以下の基板を使用する。
前記ウエハ状のシリコン基板１５を熱処理して、図５（ｂ）に示すように、シリコン酸化膜１６（ＳｉＯ2膜）を上面及び下面に形成する。そして、図５（ｃ）に示すように、アルミ薄膜１７をスパッタリングして形成し、図５（ｄ）に示すように、ポリマー保護膜１８をスピンコーティングにより塗布する。
そして、図５（ｅ）に示すように、レジスト溶液を塗布した後に、上述した昆虫の翅を基に作成した翼体２のデータをレジストの露光用のフォトマスクとして使用し、昆虫の翅を模したパターニングを施し、レジスト膜２０を作成する。
さらに、レジスト膜２０が形成された面を図５（ｆ）に示すように、エッチング処理する。詳しくは、アルミ薄膜１７をＩＣＰ−ＲＥＩ（誘導結合型反応性イオンエッチング）にてエッチングした後に、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）にて熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）をエッチングし、さらにシリコン基板１５をＲＩＥ（反応性イオンエッチング）にてエッチングする。
最後に、図５（ｇ）に示すように、レジスト膜２０を除去して、凸部１０ａ及び凹部１０ｂを形成する。
このようにして、エッチング処理された翼体２を、ウエハ状のシリコン基板１５から切断し、昆虫型飛翔玩具１に取り付ける。
【００２９】
以上、本発明の翼体２のエッチング処理の工程について説明したが、これら以外の工程でエッチングを行ってもよし、他のエッチング技術を用いてもよい。
例えば、シリコン基板１５は、ＲＩＥにてエッチングしているが、ＩＣＰ−ＲＥＩにてエッチングしてもよい。また、ＳｉＯ2（熱酸化膜１６）は、ＢＨＦでエッチングしているが、ＲＩＥやＩＣＰ−ＲＩＥでエッチングしてもよい。
【００３０】
（実施例１）
厚さ１００〜１５０μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１０５０℃、約３時間の熱処理により０．６μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面に０．２μｍのアルミ薄膜１７をスパッタリング５００Ｗ、７分間で形成する。また、裏面に０．２μｍのアルミ薄膜１７をスパッタリング５００Ｗ、７分間で形成する。
さらに、表面にサイトップ（登録商標）を２０００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより膜厚１μｍ塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。
裏面には、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を用いて、膜厚４μｍをスピンコーティングにより塗布し、露光用のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより昆虫の翅を模したパターニングを施す。そして、裏面のアルミ薄膜１７をＣｌガス、ＡｒによるＩＣＰ−ＲＩＥにてエッチングする。その後、熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）をＢＨＦにてエッチングする。
さらに裏面からシリコン基板１５をＳＦ6ガスにてＲＩＥで１００μｍ〜１５０μｍの深度まで除去し（つまり、１００μｍ〜１５０μｍのシリコン基板１５を取り除き）、図３に示す断面構造の翼体２を製作する。
最後にウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を切断する。
なお、図３では、シリコン基板１５の厚さと同様の厚みのエッチングを行っているが、図６（ａ）に示すように、シリコン基板１５の厚さよりも浅いエッチングを行ってもよい。
【００３１】
（実施例２）
ウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を構成する内部側のフォトマスクと、翼体２を取り外すための取り外し用フォトマスクとを用意し、２回に分けてエッチング処理をする。
最初に、厚さ３００μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１１４０℃、約３時間２０分の熱処理により約１μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面にサイトップ（登録商標）を２７００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより４層の膜厚３．０μｍ塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。一方、裏面にＴｉ、Ｐｔ、Ｔｉをそれぞれ膜厚５ｎｍ、２００ｎｍ、１０ｎｍとなるように、スパッタリング４００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗでそれぞれ成膜する。
翼体２の取り外し部分をエッチングするために、シリコン基板１５にレジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍで１２０秒間塗布し、取り外し用フォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより取り外し部分を露光する。
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｃｌ：２５、Ａｒ：２８、真空度：０．５８Ｐａ、ＩＣＰ：５００Ｗ，ＢＩＡＳ：１２５Ｗ）にて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥ（ＳＦ6、Ｏ2、真空度：１．３３×１０4Ｐａ（１００ｔｏｏｒ）、ＲＦ：１００Ｗ）にて８０〜９０分間エッチングし、７０μｍから８０μｍのシリコン基板１５を除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
さらに、当該シリコン基板１５に、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍ、２００〜２４０秒のスピンコーティングにて塗布する。翼体内部側のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより、翼体内部のパターンを露光し、昆虫の翅を模したパターニングを施す。
ＩＣＰ−ＲＩＥにて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥにてシリコン基板１５をエッチングして除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
【００３２】
（実施例３）
ウエハ状のシリコン基板１５から、翼体２を構成する内部側のフォトマスクと、翼体２を取り外すための取り外し用フォトマスクとを用意し、２回に分けてエッチング処理をする。
最初に厚さ１０００μｍのウエハ状のシリコン基板１５の両面を１１４０℃、約３時間２０分の熱処理により約１μｍの熱酸化膜１６（ＳｉＯ2）を形成する。表面にサイトップ（登録商標）を２７００ｒｐｍ、２０秒間でスピンコーティングにより４層の膜厚３．０μｍを塗布し、ポリマー保護膜１８を形成する。裏面に、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｔｉをそれぞれ膜厚５ｎｍ、２００ｎｍ、１０ｎｍとなるように、スパッタリング４００Ｗ、２００Ｗ、４００Ｗでそれぞれ成膜する。
翼体２の取り外し部分をエッチングするために、シリコン基板１５にレジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍで１２０秒間塗布し、取り外し用フォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより取り外し部分を露光する。
ＩＣＰ−ＲＩＥ（Ｃｌ：２５、Ａｒ：２８、真空度：０．５８Ｐａ、ＩＣＰ：５００Ｗ，ＢＩＡＳ：１２５Ｗ）にて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥ（ＳＦ6、Ｏ2、真空度：１．３３×１０4Ｐａ（１００ｔｏｏｒ）、ＲＦ：１００Ｗ）にて８０〜９０分間エッチングし、７０μｍから８０μｍのシリコン基板１５を除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
さらに、当該シリコン基板１５に、レジスト溶液（例えば、シプレイ社製：Ｓ１８３０）を、２５００ｒｐｍ、２００〜２４０秒のスピンコーティングにて塗布する。翼体内部側のフォトマスクを使用しフォトリソグラフィにより、翼体内部のパターンを露光し、昆虫の翅を模したパターニングを施す。
ＩＣＰ−ＲＩＥにて５分間、前記Ｔｉ／Ｐｔ／Ｔｉ薄膜をエッチングして除去する。その後、ＳｉＯ2をＢＨＦにてエッチングし、１０７０ｎｍ〜７４０ｎｍのＳｉＯ2を除去する。さらに、ＲＩＥにてシリコン基板１５をエッチングして除去する。その後、レジスト膜２０を除去する。
【００３３】
上述した以外にも、シリコン基板１５へのエッチングを段階的に停止し、ハードマスクをパターンからカットし、エッチングを再開する。これを繰り返すことにより、図６（ｂ）に示すように、凸部１０ａが異なった高さになるように翼体２を形成してもよい。これによって、昆虫の翅の翅脈をよりリアルに表現することができ、より美観性に優れた翼体２を得ることができる。
【００３４】
また、図３〜図５、図６（ａ）〜（ｂ）では、ＲＩＥをシリコン基板１５に対して垂直にしてエッチングをしていたが、シリコン基板１５の法線に対して所定の傾きを設け、斜め方向にエッチングを行ってもよい。これにより図６（ｃ）に示すように、凸部１０ａと凹部１０ｂとの境界部２１は、滑らかに形成され、昆虫の翅の翅脈をよりリアルに表現することができ、美観性に優れた翼体２を得ることができる。また、凸部１０ａ下部から凹部１０ｂにかけて滑らかに形成されているので、凸部１０ａと凹部１０ｂとの接合強度も高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】昆虫型飛翔玩具の説明図である。
【図２】（ａ）は昆虫型飛翔玩具の前側の翼体であり、（ｂ）は昆虫型飛翔玩具の後側の翼体の説明図である。
【図３】翼体の断面図である。
【図４】接合材を備えた翼体の断面図である。
【図５】翼体のエッチング処理の工程を説明した図である。
【図６】別実施例の翼体の断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１ 昆虫型飛翔玩具
２ 翼体
３ 支持軸
４ 揺動支持軸
５ 第１連結アーム
６ 第２連結アーム
７ 駆動手段
８ クランク部
９ 本体
１０ 凹凸模様、翅脈模様
１０ａ 凸部
１０ｂ 凹部
１１ 前端部
１２ 取付部
１３Ａ 前側翼体の幅
１３Ｂ 前側翼体の長さ
１４Ａ 後側翼体の幅
１４Ｂ 後側翼体の長さ
１５ シリコン基板
１６ シリコン酸化膜
１７ アルミ薄膜
１８ ポリマー保護膜
１９ 接合材
２０ レジスト膜
２１ 境界部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様を形成してなることを特徴とする昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項２】
片面又は両面をポリマー保護膜で被覆した請求項１記載の昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項３】
前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなる請求項１又は２記載の昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の翼体を複数設けてなる昆虫型飛翔玩具。
【請求項１】
厚さ１０００μｍ以下のＳｉ又はＳｉ化合物のシリコン基板よりなり、昆虫の翅を模した外形を有するとともに、表面をエッチング処理して前記昆虫の翅脈を模した凹凸模様を形成してなることを特徴とする昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項２】
片面又は両面をポリマー保護膜で被覆した請求項１記載の昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項３】
前記エッチングが、前記昆虫の実際の翅脈の凹凸形状を測定したデータに基づいて作成した露光用フォトマスクを用いてパターニングしてなる請求項１又は２記載の昆虫型飛翔玩具の翼体。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項に記載の翼体を複数設けてなる昆虫型飛翔玩具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２４０５０１（Ｐ２００９−２４０５０１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−９００５５（Ｐ２００８−９００５５）
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３９００２０１８９）ユーハ味覚糖株式会社 (242)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月２２日（２００９．１０．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月３１日（２００８．３．３１）
【出願人】（３９００２０１８９）ユーハ味覚糖株式会社 (242)
【Ｆターム（参考）】
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