JP2000164105A - マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー - Google Patents

マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー

Info

Publication number
JP2000164105A
JP2000164105A JP10333889A JP33388998A JP2000164105A JP 2000164105 A JP2000164105 A JP 2000164105A JP 10333889 A JP10333889 A JP 10333889A JP 33388998 A JP33388998 A JP 33388998A JP 2000164105 A JP2000164105 A JP 2000164105A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
movable
fixed
buckling portion
micromachine
buckling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10333889A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshiyuki Furumura
由幸 古村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Omron Corp
Original Assignee
Omron Corp
Omron Tateisi Electronics Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Omron Corp, Omron Tateisi Electronics Co filed Critical Omron Corp
Priority to JP10333889A priority Critical patent/JP2000164105A/ja
Publication of JP2000164105A publication Critical patent/JP2000164105A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 消費電力が少なく、ラッチング構造を簡単か
つ確実に得る。 【解決手段】 所定間隔で設けた支持部14に架設さ
れ、2つの位置に座屈変形してその形状を保持する座屈
部15を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロマシン、
このマイクロマシンを用いたマイクロアクチュエータ及
びこのマイクロアクチュエータを用いたマイクロリレー
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、マイクロマシニング技術を用い
て形成されるマイクロマシンでは、その駆動部を静電引
力等の外力を作用させることなくその位置に維持する、
いわゆる自己保持(ラッチング)可能な位置が1つの位
置のみである。
【0003】例えば、前記マイクロマシンを静電アクチ
ュエータに適用する場合、固定電極と可動電極との間に
静電引力を発生させることにより駆動するが、可動電極
を駆動位置に保持するために両電極間に電圧を印加した
状態を維持する必要がある。このため、消費電力が大き
くなるという問題がある。
【0004】これに対し、特開平7─272610号公
報に開示の静電マイクロリレーでは、固定電極又は可動
電極の少なくともいずれか一方に、帯電分布差を有する
エレクトレットを設けることにより、可動基板を2つの
位置に自己保持可能としている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、帯電分
布差を有するエレクトレットは、特殊な材料を使用し、
特殊な形成プロセスにより形成する必要があるため、コ
ストアップを招来し、量産化が困難である。また、大き
な駆動力を得ようとすれば、消費電力が大きくなり、消
費電力を抑制しようとすれば、駆動力が小さくなるとい
う問題もある。
【0006】そこで、本発明は、消費電力が少なく、ラ
ッチング構造を簡単かつ確実に得ることのできるマイク
ロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー
を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、マイクロマシンを、所定間隔
で設けた支持部に架設され、2つの位置に座屈変形して
その形状を保持する座屈部を備えた構成としたものであ
る。
【0008】この構成により、前記座屈部は両端部を支
持部に支持されることにより2箇所のいずれか一方の位
置で変形状態を保持する。そして、座屈部に外力を作用
させたり、座屈部自身を変形させることにより、この座
屈部は残る他方の位置に変形し、その変形状態を保持す
る。つまり、2箇所の自己保持位置を得ることが可能と
なる。
【0009】前記座屈部は、薄板状で、少なくともいず
れか一方の面に薄膜部が形成されることにより、一方の
面側と他方の面側の2つの位置に変形した際、その状態
を保持する構成とすればよい。
【0010】前記座屈部は、薄板状で、少なくともいず
れか一方の面に不純物をドーピングすることにより、一
方の面側と他方の面側の2つの位置に変形した際、その
状態を維持する構成としてもよい。
【0011】これらの構成により、座屈部自身を変形さ
せて2つの位置に自己保持位置を得ることが可能とな
る。
【0012】また、本発明は、前記課題を解決するため
の手段として、マイクロアクチュエータを、前記マイク
ロマシンの座屈部に、両面に可動電極を備えた可動基板
を接続すると共に、該可動基板を、所定間隔で配設され
た固定基板の対向面にそれぞれ形成した固定電極の間に
配設した構成としたものである。
【0013】この構成により、可動電極といずれか一方
の固定電極との間に電圧を印加して静電引力を発生させ
ることにより可動基板を駆動すると、座屈部がいずれか
一方に座屈変形してその位置を維持する。
【0014】また、本発明は、前記課題を解決するため
の手段として、マイクロリレーを、前記マイクロアクチ
ュエータの座屈部に可動接点を設ける一方、前記固定基
板に可動接点に接離可能に対向する固定接点を設けた構
成としたものである。
【0015】この構成により、座屈部がいずれか一方の
位置に座屈変形すると、可動接点を固定接点に閉成した
状態を保持させることができ、残る他方に座屈変形する
と開放した状態を保持させることができる。
【0016】前記固定接点を座屈部の両面に配設する一
方、前記固定接点を各固定基板に可動接点に接離可能に
対向配設してもよい。
【0017】この構成により、座屈部がいずれか一方の
位置に座屈変形することにより、可動接点をいずれか一
方の固定接点に閉成させることができる。
【0018】前記座屈部を単結晶シリコンで構成する
と、全て半導体プロセス工程で処理できる点で好まし
い。
【0019】前記支持部を絶縁性基板で構成すると、単
結晶シリコンからなる座屈部と陽極接合で一体化できる
点で好ましい。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施形態を添
付図面に従って説明する。
【0021】図1は、本実施形態に係るマイクロリレー
の斜視図である。このマイクロリレーは、大略、第一固
定基板1と第二固定基板2の間にマイクロマシンである
シリコン可動部3と可動電極4を配設した構成である。
【0022】第一固定基板1は、ガラス等の第一絶縁性
基板5の上面に第一固定電極6及び固定接点7a,7b
をそれぞれ形成したものである。第一固定電極6の表面
は第一絶縁膜8で覆われている。第一固定電極6及び固
定接点7a,7bは、配線パターン9a及び9b,9c
を介して接続パッド10a及び10b,10cにそれぞ
れ接続されている。なお、接続パッド10d,10eは
配線パターン9d,9eを介して後述する支持部14
d,14eにそれぞれ延びている。
【0023】 第二固定基板2は、前記第一固定基板1
と同様、ガラス等の第二絶縁性基板11に第二固定電極
12を形成したものである。第二固定電極12の表面は
第二絶縁膜13で覆われると共に、図2に示すように、
配線パターン2aを介して後述する支持部14dに延
び、前記配線パターン9dを介して接続パッド10dに
接続されている。
【0024】なお、前記各固定基板1,2はガラス等に
限らず、少なくとも上面を絶縁膜で被覆した単結晶シリ
コン基板で形成してもよい。
【0025】シリコン可動部3は、前記第一固定基板1
に所定間隔で設けられる支持部14d,14eの間に座
屈部15を架設したものである。座屈部15は、薄板状
で、下面にはLTO(Low Temperature Oxide)層16
が形成されることにより薄膜応力が発生するようになっ
ている。これにより、座屈部15は、支持部14d,1
4eの間で水平状態にはなく、上方又は下方のいずれか
一方に膨出した状態を維持する、いわゆるラッチング構
造となる。また、前記座屈部15の下面中央部には前記
LTO層16を介して可動接点17が設けられている。
なお、LTO層16は、座屈部15の上下面のいずれに
形成してもよい。
【0026】可動電極4は、シリコンを矩形板状とした
もので、前記座屈部15の中央部側縁から延設した細首
部18に設けられ、図2に示すように、支持部14eか
ら配線パターン9eを介して接続パッド10eに接続さ
れている。
【0027】続いて、前記構成からなるマイクロリレー
の製造方法を図3ないし図5に従って説明する。但し、
各図は、図2のA─A線に対応する位置での断面図であ
る。
【0028】まず、図3(a)に示すように、第一絶縁
性基板5に、第一固定電極6、固定接点7a,7bを形
成する。また同時に、配線パターン9a〜9e、及び、
接続パッド10a〜10eをそれぞれ形成する。そし
て、前記第一固定電極6に第一絶縁膜8を形成すること
により第一固定基板1を完成する。一方、図3(b)に
示すように、第二絶縁性基板11に、第二固定電極12
を形成し、その表面を第二絶縁膜13で被覆することに
より第二固定基板2を完成する。なお、前記各絶縁膜
8,13として比誘電率3〜4のシリコン酸化膜あるい
は比誘電率7〜8のシリコン窒化膜を用いれば、大きな
静電引力が得られ、接触荷重を増加させることができ
る。
【0029】また、図3(c)に示すように、SOI
(silicon-on-insulator)ウエハ100(上面側から第
一シリコン層101,酸化シリコン層102及び第二シ
リコン層103で構成される。)の上下面にシリコン酸
化膜104,105を形成する。そして、第二シリコン
層103の下面に形成したシリコン酸化膜105をフッ
酸によりパターニングする。続いて、パターニングした
シリコン酸化膜105をエッチングマスクとし、TMA
Hによりウェットエッチングを行う。これにより、第二
シリコン層103の下面には、図3(d)に示すよう
に、両端縁部に沿って下方に突出する第一アンカ106
及び第二アンカ107が形成される。なお、シリコン酸
化膜104,105はフッ酸により全て除去する。
【0030】次いで、前記第二シリコン層103の下面
にLTO膜108を被着してパターニングすることによ
り、前記第二アンカ107(14d,14e)の中間部
分以外をマスクする。そして、TMAHによりウェット
エッチングを行い、前記第二アンカ107の中間部分を
約4μmエッチングする。さらに、エッチングした部分
にP(リン)を被着して不純物濃度を上昇させた後、L
TO膜108にAuを蒸着する。そして、このAuとL
TO膜108とを所望の形状にパターニングすることに
より、図4(a)に示すように、厚さ約1μmの可動接
点17及びLTO膜108(16)を形成する。
【0031】その後、図4(b)に示すように、前記固
定基板に前記SOIウエハ100の各アンカ106,1
07を陽極接合により一体化する。この陽極接合は、4
00℃の雰囲気中で、400Vの電圧を印加することに
より行う。そして、図4(c)に示すように、SOIウ
エハ100の上面を95℃のKOH(水酸化カリウム)
のエッチング液で酸化シリコン層102までエッチング
して薄くする。さらに、図5(a)に示すように、前記
酸化シリコン層102をパターニングし、40℃のTM
AHで6μmエッチングすることにより支持部14を形
成し、図5(b)に示すように、シリコン層103の余
分な部分をドライエッチングで除去することにより可動
電極4を完成する。
【0032】最後に、図5(c)に示すように、前記可
動電極4の第一アンカ106及び第二アンカ107に第
二固定基板2を陽極接合し、ダイシングすることでマイ
クロリレーを完成する。
【0033】次に、前記構成からなるマイクロリレーの
動作を図6に従って説明する。
【0034】各電極4,6又は4,12間に電圧を印加
していない場合、座屈部15は上方又は下方のいずれか
一方に膨出している。これにより、可動接点17は、固
定接点7と開放又は閉成した状態に維持される。図6
(a)では、座屈部15が下方に膨出し、可動接点17
が固定接点7に閉成した状態を示している。なお、可動
電極4は、座屈部15が上方に膨出した場合には、応力
あるいは突起を設けることにより自由端部側を下方に傾
かせてもよい(図6(c)参照)。
【0035】ここで、座屈部15の膨出側とは反対側で
対向する電極4,12又は4,6間に電圧を印加し、両
電極4,12又4,6間に静電引力を発生させると、可
動電極4は第二固定電極12又は第一固定電極4に吸引
される。図6(b)では、電極4,12間に電圧を印加
して静電引力を発生させることにより、可動電極4を第
二固定電極12に吸引させた状態を示している。これに
より、座屈部15の膨出方向が変更され、可動接点17
は、固定接点7に開放又は閉成する。そして、印加した
電圧を除去しても、前記座屈部15のLTO膜16によ
って変形(膨出)状態を維持されるので、接点の開閉状
態が切り替わることはない。
【0036】なお、前記実施形態では、可動接点17を
座屈部15の下方にのみ設けた場合について説明した
が、上方のみ、あるいは、上下両方に設け、第二固定基
板2に第二固定接点を設けるように構成してもよいこと
は勿論である。
【0037】また、前記実施形態では、シリコン可動部
3をマイクロリレーに適用する場合について説明した
が、マイクロアクチュエータに適用することもできる。
例えば、前記可動電極4の一方の面を鏡面とすることに
より、光の伝播方向を変更する手段として利用すること
が可能である。
【0038】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係るマイクロマシンによれば、2つの位置に座屈変形
してその形状を保持する座屈部を備えたので、従来実現
不可能あるいはコスト等の面で問題のあったラッチング
構造を安価かつ確実に得ることができる。
【0039】また、本発明に係るマイクロアクチュエー
タによれば、座屈部に、両面に可動電極を備えた可動基
板を接続すると共に、該可動基板を、所定間隔で配設さ
れた固定基板の対向面にそれぞれ形成した固定電極の間
に配設したので、簡単に形成できると共に、消費電力を
抑制することが可能である。
【0040】さらに、本発明に係るマイクロリレーによ
れば、ラッチングタイプであっても低消費電力とするこ
とができる。また、接点接触圧が大きくなり、振動や衝
撃に強いだけでなく、接点間に発生する静電引力による
誤動作を防止可能とすることができる。しかも、高周波
特性に優れ、機械的疲労が少ない上、安定した動作を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施形態に係るマイクロリレーの斜視図で
ある。
【図2】 図1の第二固定基板を除いた状態を示す平面
図である。
【図3】 図1のマイクロリレーの製造プロセスを示す
断面図である。
【図4】 図1のマイクロリレーの製造プロセスを示す
断面図である。
【図5】 図1のマイクロリレーの製造プロセスを示す
断面図である。
【図6】 図1のマイクロリレーの動作状態を示す断面
図である。
【符号の説明】
1…第一固定基板 2…第二固定基板 3…シリコン可動部(マイクロマシン) 4…可動電極 6…第一固定電極 7a,7b…固定接点 8…第一絶縁膜 12…第二固定電極 13…第二絶縁膜 14…支持部 15…座屈部 16…LTO膜 17…可動接点

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定間隔で設けた支持部に架設され、2
    つの位置に座屈変形してその形状を保持する座屈部を備
    えたことを特徴とするマイクロマシン。
  2. 【請求項2】 前記座屈部は、薄板状で、少なくともい
    ずれか一方の面に薄膜部が形成されることにより、一方
    の面側と他方の面側の2つの位置に変形した際、その状
    態を保持する構成であることを特徴とする請求項1に記
    載のマイクロマシン。
  3. 【請求項3】 前記座屈部は、薄板状で、少なくともい
    ずれか一方の面に不純物をドーピングすることにより、
    一方の面側と他方の面側の2つの位置に変形した際、そ
    の状態を維持する構成であることを特徴とする請求項1
    に記載のマイクロマシン。
  4. 【請求項4】 請求項1ないし3のいずれか1項に記載
    のマイクロマシンの座屈部に、両面に可動電極を備えた
    可動基板を接続すると共に、該可動基板を、所定間隔で
    配設された固定基板の対向面にそれぞれ形成した固定電
    極の間に配設したことを特徴とするマイクロアクチュエ
    ータ。
  5. 【請求項5】 前記請求項4に記載のマイクロアクチュ
    エータの座屈部に可動接点を設ける一方、前記固定基板
    に可動接点に接離可能に対向する固定接点を設けたこと
    を特徴とするマイクロリレー。
  6. 【請求項6】 前記請求項4に記載のマイクロアクチュ
    エータの座屈部の両面に可動接点を設ける一方、前記各
    固定基板に可動接点に接離可能に対向する固定接点を設
    けたことを特徴とするマイクロリレー。
  7. 【請求項7】 前記座屈部を単結晶シリコンで構成した
    ことを特徴とする請求項5又は6に記載のマイクロリレ
    ー。
  8. 【請求項8】 前記支持部を絶縁性基板で構成したこと
    を特徴とする請求項7に記載のマイクロリレー。
JP10333889A 1998-11-25 1998-11-25 マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー Pending JP2000164105A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10333889A JP2000164105A (ja) 1998-11-25 1998-11-25 マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10333889A JP2000164105A (ja) 1998-11-25 1998-11-25 マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000164105A true JP2000164105A (ja) 2000-06-16

Family

ID=18271097

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10333889A Pending JP2000164105A (ja) 1998-11-25 1998-11-25 マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000164105A (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002156592A (ja) * 2000-09-28 2002-05-31 Xerox Corp シリコン基板上の光スイッチを製造する方法
JP2002156593A (ja) * 2000-09-28 2002-05-31 Xerox Corp 絶縁体上シリコンの基板上の光スイッチの構造体
JP2002162581A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp シリコン基板上の光スイッチの構造体
JP2002162578A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp ガラス基板上に光スイッチを製造する方法
JP2002162579A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 絶縁体上シリコンの基板上に光スイッチを製造する方法
JP2002162577A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 基板上の光スイッチの構造体
JP2002162580A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp ガラス基板上の光スイッチの構造体
JP2002162582A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 基板上に光スイッチを製造する方法
WO2006043542A1 (ja) * 2004-10-22 2006-04-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 電気機械スイッチ

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002156592A (ja) * 2000-09-28 2002-05-31 Xerox Corp シリコン基板上の光スイッチを製造する方法
JP2002156593A (ja) * 2000-09-28 2002-05-31 Xerox Corp 絶縁体上シリコンの基板上の光スイッチの構造体
JP2002162581A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp シリコン基板上の光スイッチの構造体
JP2002162578A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp ガラス基板上に光スイッチを製造する方法
JP2002162579A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 絶縁体上シリコンの基板上に光スイッチを製造する方法
JP2002162577A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 基板上の光スイッチの構造体
JP2002162580A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp ガラス基板上の光スイッチの構造体
JP2002162582A (ja) * 2000-09-28 2002-06-07 Xerox Corp 基板上に光スイッチを製造する方法
WO2006043542A1 (ja) * 2004-10-22 2006-04-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 電気機械スイッチ
US7843023B2 (en) 2004-10-22 2010-11-30 Panasonic Corporation Electromechanical switch

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3796988B2 (ja) 静電マイクロリレー
US6555201B1 (en) Method for fabricating a microelectromechanical bearing
JP4401442B2 (ja) マイクロメカニカル式の装置のための製造方法
US7205174B2 (en) Micromechanical actuator with multiple-plane comb electrodes and methods of making
US8564176B2 (en) Piezoelectric MEMS switch and method of manufacturing piezoelectric MEMS switch
KR20090098801A (ko) 캡슐화 가능성을 갖는 마이크로미러 액튜에이터 및 그의 제조 방법
US6396372B1 (en) Electrostatic micro relay
WO1999017322A1 (fr) Microrelais electrostatique
US6422011B1 (en) Thermal out-of-plane buckle-beam actuator
JP2000164105A (ja) マイクロマシン、マイクロアクチュエータ及びマイクロリレー
US6603591B2 (en) Microminiature movable device
KR100559117B1 (ko) 정전구동 디바이스 및 그 구동 방법
JP3893636B2 (ja) 微小機械の製造方法
US20020190267A1 (en) Electrostatically actuated microswitch
KR20030067491A (ko) 공진형 평면외 써멀 버클빔 액츄에이터
JP2000348593A (ja) マイクロリレー
JPH11176307A (ja) 静電マイクロリレー
JP3368304B2 (ja) 静電マイクロリレー
US7794610B2 (en) Optical components and production thereof
JP3393467B2 (ja) 静電マイクロリレー
JP3942621B2 (ja) 静電駆動型光偏向素子
JP2000113792A (ja) 静電マイクロリレー
JP2000021282A (ja) 静電マイクロリレー
JP3669131B2 (ja) 静電マイクロリレーおよびその製造方法
KR970004214B1 (ko) 캔티레버(Cantilever)형 정전력 구동마이크로 릴레이 구조 및 제작방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050613

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050621

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20051025