JP2002219694A - 半導体マイクロアクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】可動子が傾くことなく変位可能で且つ従来より
も低消費電力化が可能な半導体マイクロアクチュエータ
およびその製造方法を提供する。 【解決手段】矩形枠状の第２枠部３１の内側に押圧部３
２が厚み方向に変位可能となるように配置される。押圧
部３２と第２枠部３１とは熱的膨張収縮により押圧部３
２を厚み方向に変位させる１本の腕片３３を介して連結
する。腕片３３は撓み層３６に撓み層３７を重ねた可撓
部３８を有し、撓み層３７への通電に伴う発熱によって
可撓部３８が撓むことにより押圧部３２を変位させる。
第２枠部３１には矩形枠状の第１枠部２１が接合され
る。第１枠部２１の内側に厚み方向に変位可能な可動子
２２が配置される。可動子２２と第１枠部２１とは２本
の連結片２３により連結される。第１枠部２１と第２枠
部３１とで支持部を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体マイクロア
クチュエータおよびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体製造プロセスによって
製造される極小型の半導体マイクロアクチュエータが各
種提案されている。この種の半導体マイクロアクチュエ
ータは、一般に半導体からなる枠状の支持基板の内側に
可動子を配置し、支持基板の厚み方向に可撓性を有する
可撓部材を介して支持基板と可動子とを連結した構造を
有している。したがって、可撓部材を支持基板の厚み方
向に撓ませることによって可動子を支持基板の厚み方向
に変位させることができる。可撓部材を撓ませる構成と
しては、例えば、熱膨張係数の異なる複数の撓み層を積
み重ねてバイメタルを形成し、このバイメタルを直熱式
（バイメタル自身にヒータを持つ形式）または傍熱式
（バイメタルとは別にヒータを持つ形式）で加熱する構
成が一般的である。

【０００３】この種の半導体マイクロアクチュエータと
しては、例えば図２２および図２３に示すように、周縁
が矩形状に形成されている可動子２の４辺に可撓部材と
しての腕片３を連結し、腕片３を介して可動子２をシリ
コンよりなる枠状の支持基板１に連結した構成のものが
考えられている。腕片３は、可動子２と支持基板１との
間にシリコンよりなる撓み層６と金属膜からなる撓み層
７とを積層して形成したバイメタルを備える可撓部８を
有し、可撓部８における撓み層６にはバイメタルを加熱
するヒータとしての加熱部（図示せず）が拡散抵抗によ
り形成されている。また、腕片３において支持基板１側
の端部には可撓部８と支持基板１との間の熱絶縁をする
熱絶縁性材料よりなる熱絶縁部４が設けられている。熱
絶縁部４はフッ素化系樹脂やポリイミド樹脂などの熱絶
縁性能がシリコンよりも高い合成樹脂を用いて形成され
ている。なお、上述の拡散抵抗よりなる加熱部は支持基
板１に形成された配線（図示せず）を介して支持基板１
に設けられたパッド（図示せず）に接続されている。ま
た、熱絶縁部４の材料として例えば感光性のポリイミド
樹脂を使用する場合、熱絶縁部４を形成する工程は、ポ
リイミド樹脂の塗布→露光→現像→ベーキング（以下、
キュアと称す）の流れで行われている。

【０００４】ところで、図２２および図２３に示した半
導体マイクロアクチュエータは、マイクロバルブやマイ
クロリレーなどに用いられている。図２２および図２３
に示した半導体マイクロアクチュエータを用いたマイク
ロバルブの一例を図２４に示す。図２４に示すマイクロ
バルブは、シリコン基板よりなるベース１０に形成した
弁口１１を開閉する弁体として上記可動子２を利用する
ものであり、可動子２を弁口１１の開口面に直交する方
向に移動させることで弁口１１を開閉する。可動子２は
四角錐台状に形成されており、弁口１１との対向面は平
面になっている。ここに、可動子２の平面形状は長方形
状になっている。また、弁口１１の周部において可動子
２との対向面には他の部位よりも突出する弁座１２が形
成され、弁座１２の先端面は可動子２が密着して弁口１
１を確実に閉止できるように平面状に仕上げられてい
る。しかして、弁口１１は矩形状に開口してある。

【０００５】図２４に示したマイクロバルブでは、腕片
３が伸縮することによって可動子２が支持基板１の厚み
方向に変位する際に、各腕片３の伸縮量が等しければ可
動子２を平行に移動させることができ、弁口１１に可動
子２を隙間なく密着させることができる。

【０００６】また、上述の半導体マイクロアクチュエー
タを用いたマイクロリレーでは、例えば、可動子２の一
面（図２２における下面）に可動接点が設けられ、可動
子２の変位により上記可動接点が接離する固定接点を設
けたベースを支持基板１と接合して構成したものが提案
されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の半導
体マイクロアクチュエータでは、可撓部８が熱膨張係数
の異なる撓み層６と撓み層７とを積層して形成されてい
るので、上述の加熱部に通電していない場合でも可撓部
８に内部応力に起因した反りが発生してしまう。また、
腕片３において可撓部８と支持基板１との間に熱絶縁部
４を設けてあるが、熱絶縁部４を形成する材料がキュア
工程において硬化する際に収縮するので、腕片３に反り
が発生してしまう。したがって、上述の半導体マイクロ
アクチュエータでは、上述の加熱部に通電していない状
態で腕片３に反りが発生しており、反り量の制御が難し
いので、マイクロバルブに用いた場合には可動子２と弁
座１２との間の隙間寸法の制御が困難で流量制御が難し
いという問題があり、マイクロリレーに用いた場合には
所望の接点圧が得られない場合があるという問題があっ
た。

【０００８】また、上述した半導体マイクロアクチュエ
ータでは、可動子２を中心として４方向に可撓部材（腕
片３）が形成されており、多数の方向から可動子２が拘
束されているから、可動子２を変位させるために比較的
大きなエネルギを要することになる。つまり、消費電力
が比較的大きくなってしまう。しかも、可撓部８のバイ
メタルの特性ばらつきにより、可動子２が平行に変位し
ない（つまり、可動子２が傾いて変位する）ことがあ
り、マイクロバルブに用いた場合にあっては弁口１１を
閉止できない恐れがあり、マイクロリレーに用いた場合
にあっては所望の接点圧が得られない恐れがあるととも
に摩耗故障が起こりやすくなってしまう恐れがあった。

【０００９】また、消費電力を低減するために支持基板
１と可動子２とを連結する腕片３を１本だけにすること
も考えられるが、可動子２が平行に変位しないので、マ
イクロバルブに用いた場合にあっては弁口１１を閉止で
きない、マイクロリレーに用いた場合にあっては所望の
接点圧が得られないとともに摩耗故障が起こりやすいと
いう問題があった。

【００１０】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、可動子が傾くことなく変位可能で且
つ従来よりも低消費電力化が可能な半導体マイクロアク
チュエータおよびその製造方法およびマイクロバルブお
よびマイクロリレーを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、半導体よりなる枠状の支持部
と、支持部の内側に配置され支持部の厚み方向に変位可
能な半導体よりなる可動子と、可動子と支持部とを連結
するとともに支持部の厚み方向に可撓性を有し且つ前記
厚み方向に直交する面内で可動子を中心として回転対称
性を有するように配置された複数の連結片と、支持部の
内側で支持部の厚み方向において可動子に重なる部位に
配置され可動子を押圧可能な押圧部と、互いに熱膨張係
数の異なる層が重なり押圧部と支持部とを連結するとと
もに熱的膨張収縮により押圧部を前記厚み方向に変位さ
せる腕片とを備えてなることを特徴とするものであり、
支持部の厚み方向に可撓性を有し且つ前記厚み方向に直
交する面内で可動子を中心として回転対称性を有するよ
うに配置された複数の連結片により可動子と支持部とが
連結されており、支持部の厚み方向において可動子に重
なる部位に配置され可動子を押圧可能な押圧部を備え、
押圧部と支持部とを連結する腕片の熱的膨張収縮により
押圧部が前記厚み方向に変位するから、可動子が傾くこ
となく平行に変位し、しかも、可動子と支持部とを連結
している連結片を熱的膨張収縮させる必要がなく、押圧
部と支持部とを連結する腕片は前記押圧部を平行に変位
させる必要がなくて少なくとも１本あればよいから、従
来構成よりも低エネルギで可動子を変位させることが可
能になり、供給エネルギに対する可動子の変位量を従来
構成よりも大きくすることが可能になるので、低消費電
力化を図ることができる。

【００１２】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記連結片を４つ備え、前記各連結片が前記厚み方
向に直交する面内でそれぞれ直線状に形成され、前記可
動子を中心に十字状に配置されてなるので、前記連結片
を撓みやすくしながらも前記可動子を平行に変位させる
ことができ、しかも、平面形状が単純であるから半導体
製造プロセスでの製造が容易になる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記支持部が矩形枠状であって、前記可動子の周縁
が支持部の各辺に平行な矩形状を有し、前記各連結片
は、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に直交す
る方向に形成され一端部が前記可動子に連結された第１
片と、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に平行
な方向に形成され一端部が前記支持部に連結された第２
片との他端部同士が連結されたＬ字状の形状に形成され
てなるので、請求項２の発明に比べて連結片の長さを長
くすることができて連結片が撓みやすくなるから、供給
エネルギに対する可動子の変位量をより大きくすること
が可能になり、さらに低消費電力化を図ることができ
る。

【００１４】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記支持部が矩形枠状であって、前記可動子の周縁
が支持部の各辺に平行な矩形状を有し、前記各連結片
は、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に直交す
る方向に形成され一端部が前記可動子に連結された第１
片と、第１片の他端部に一端部が連結され前記可動子と
前記支持部との対向する２辺に平行な方向に形成された
第２片と、第２片の他端部から第１片と逆向きに延長さ
れ他端部が前記支持部に連結された第３片とを有するの
で、請求項２および請求項３の発明に比べて連結片の長
さを長くすることができて連結片が撓みやすくなるか
ら、供給エネルギに対する可動子の変位量をより一層大
きくすることが可能になり、より一層の低消費電力化を
図ることができる。

【００１５】請求項５の発明は、半導体よりなる枠状の
支持部と、支持部の内側に配置され支持部の厚み方向に
変位可能な半導体よりなる可動子と、可動子と支持部と
を支持部の厚み方向に直交する面内で可動子の全周にわ
たって連結するとともに支持部の厚み方向に可撓性を有
する連結片と、支持部の内側で支持部の厚み方向におい
て可動子に重なる部位に配置され可動子を押圧可能な押
圧部と、互いに熱膨張係数の異なる層が重なり押圧部と
支持部とを連結するとともに熱的膨張収縮により押圧部
を前記厚み方向に変位させる腕片とを備えてなることを
特徴とするものであり、支持部の厚み方向に可撓性を有
する連結片によって可動子と支持部とが前記厚み方向に
直交する面内で可動子の全周にわたって連結されてお
り、支持部の厚み方向において可動子に重なる部位に配
置され可動子を押圧可能な押圧部と支持部とを連結する
腕片の熱的膨張収縮により押圧部が前記厚み方向に変位
するから、可動子が傾くことなく平行に変位し、しか
も、可動子と支持部とを連結している連結片を熱的膨張
収縮させる必要がなく、押圧部と支持部とを連結する腕
片は前記押圧部を平行に変位させる必要がなくて少なく
とも１本あればよいから、従来構成よりも低エネルギで
可動子を変位させることが可能になり、供給エネルギに
対する可動子の変位量を従来構成よりも大きくすること
が可能になるので、低消費電力化を図ることができる。
また、可動子と支持部とが厚み方向に直交する面内で可
動子の全周にわたって連結されているので、請求項２な
いし請求項４の発明に比べて容易に製造することが可能
となる。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、前記腕片は、前記押圧部を片持ちで
支持するので、前記押圧部を拘束する方向が１方向にな
るから、前記押圧部を拘束する方向が複数ある場合に比
べて低エネルギで前記押圧部を変位させることができ、
結果的に供給エネルギに対する可動子の変位量をより大
きくすることが可能になる。

【００１７】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、半導体よりなる枠状の第１枠部の内
側に前記可動子および前記連結片が一体に形成された第
１の半導体基板と、半導体よりなる枠状の第２枠部の内
側に前記押圧部および前記腕片が一体に形成された第２
の半導体基板とを備え、第１の半導体基板と第２の半導
体基板とが第１枠部と第２枠部とを重ねた形で接合さ
れ、第１枠部と第２枠部とで前記支持部が構成されてな
るので、第１の半導体基板と第２の半導体基板とを別々
に形成し第１の半導体基板と第２の半導体基板とを接合
すればよいから、容易に製造することができる。

【００１８】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、前記支持部および前記可動子および
前記連結片および前記押圧部および前記腕片が１つの半
導体基板に一体に形成されてなるので、前記厚み方向に
おける前記可動子と前記押圧部との位置精度を請求項７
の発明に比べて高めることが可能になるとともに、材料
コストを低減することが可能になる。

【００１９】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８の発明において、前記腕片において前記押圧部側の端
部に設けられ前記押圧部との間の熱絶縁をする第１の熱
絶縁部と、前記腕片において前記支持部側の端部に設け
られ前記支持部との間の熱絶縁をする第２の熱絶縁部と
を備えるので、比較的小さな熱エネルギで前記腕片を撓
ませることができ、供給エネルギに対する前記押圧部の
変位量を大きくすることができるから、結果的に供給エ
ネルギに対する前記可動子の変位量を大きくすることが
でき、より一層の低消費電力化を図ることができる。

【００２０】請求項１０の発明は、請求項１ないし請求
項９の発明において、前記押圧部と前記可動子との互い
の対向面の一方に２面間の距離を他の部位に比べて小さ
くする突部が突設されてなるので、前記腕片や前記連結
片などの反りに起因して前記可動子と前記押圧部との間
の距離が大きくなるような場合に消費電力の増大を抑制
することができる。

【００２１】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、前記突部を前記可動子における前記押圧部との
対向面から突設してなるので、前記突部を前記押圧部に
おける前記可動子との対向面から突設する場合に比べ
て、半導体製造プロセスでの製造が容易になる。

【００２２】請求項１２の発明は、請求項１０または請
求項１１の発明において、前記突部は、先端部において
前記厚み方向に直交する断面の面積を他の部分に比べて
小さくしてなるので、前記突部と前記突部の対向面との
接触面積を小さくすることができ、前記可動子に均等に
押圧力を作用させることが可能となり、前記押圧部によ
る押圧力の損失を少なくすることができるから、低消費
電力化を図ることができる。

【００２３】請求項１３の発明は、請求項１０ないし請
求項１２の発明において、前記突部を前記可動子および
前記押圧部よりも断熱性の高い材料により形成してなる
ので、前記腕片から前記押圧部および前記突部を介して
前記可動子へ熱が伝わるのを防ぐことができ、供給エネ
ルギに対する前記押圧部の変位量が低下することを防止
できる。

【００２４】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記断熱性の高い材料としてポリイミド樹脂を
用いてなるので、半導体製造プロセスとの整合性が良
く、半導体製造プロセスでの製造が容易になる。

【００２５】請求項１５の発明は、請求項１ないし請求
項１４の発明において、前記可動子における前記押圧部
との対向面と反対側の面に可動接点が設けられ、前記可
動子の前記厚み方向への変位により前記可動接点と接離
する固定接点を設けたベースが前記支持部に結合されて
いるので、マイクロバルブを構成しており、前記可動子
が従来構成に比べて低消費電力で前記厚み方向に傾くこ
となく平行に変位されるから、弁口を通る流体の流量の
制御が容易になるとともに、弁口を前記可動子により確
実に閉止することができる。

【００２６】請求項１６の発明は、請求項１ないし請求
項１４の発明において、前記可動子における前記押圧部
との対向面と反対側の面に可動接点が設けられ、前記可
動子の前記厚み方向への変位により前記可動接点と接離
する固定接点を設けたベースが前記支持部に結合されて
いるので、マイクロリレーを構成しており、前記可動子
が従来構成に比べて低消費電力で前記厚み方向に傾くこ
となく平行に変位されるから、可動接点と固定接点との
接点圧を安定させることができるとともに摩耗故障の発
生を少なくすることができる。

【００２７】請求項１７の発明は、請求項１２記載の半
導体マイクロアクチュエータの製造方法であって、前記
突部に対応した部位にのみ熱絶縁材性料よりなる絶縁層
を積層することで所望の突出寸法の絶縁層からなる突部
を形成するようにし、最後に積層する絶縁層における前
記厚み方向に直交する断面の面積を他の絶縁層に比べて
小さくすることを特徴とし、所望の厚みの絶縁層からな
る突部を先端部において前記厚み方向に直交する断面の
面積が他の部分に比べて小さくなるような形状に容易に
製造することができ、可動子が傾くことなく変位可能で
低消費電力化が可能な半導体マイクロアクチュエータを
提供することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の半導
体マイクロアクチュエータは図１および図２に示すよう
に構成されており、図３に示すように、シリコン基板よ
りなるベース１０に形成した弁口１１を開閉する弁体と
してのシリコンよりなる可動子２２を備え、可動子２２
を弁口１１の開口面に直交する方向に移動させることで
弁口１１を開閉する。可動子２２は四角錐台状に形成さ
れており、弁口１１との対向面は平面になっている。こ
こに、可動子２２の平面形状は矩形状になる。弁口１１
の周部において可動子２２との対向面には他の部位より
も突出する弁座１２が形成され、弁座１２の先端面は可
動子２２が密着して弁口１１を確実に閉止できるように
平面状に仕上げられている。しかして、本実施形態では
弁口１１は矩形状に開口する。

【００２９】可動子２２は、ベース１０に重ねて接合さ
れた半導体（例えば、シリコン）よりなる第１枠部２１
に対して可撓部材としての連結片２３を介して結合され
ている。第１枠部２１は矩形枠状に形成されており、可
動子２２は第１枠部２１の内側に配置される。また、第
１枠部２１と可動子２２とを連結する連結片２３は本実
施形態では２本設けられており、周縁が矩形状に形成さ
れている可動子２２の２辺に可撓部材としての連結片２
３の一端部が連結され、連結片２３の他端部が第１枠部
２１に連結されている。ここにおいて、第１枠部２１お
よび可動子２２および連結片２３は第１の半導体基板
（例えば、シリコン基板）２０に一体に形成されてい
る。なお、ベース１０と半導体基板２０とは陽極接合や
金共晶接合などにより結合（接合）すればよい。

【００３０】ところで、２本の連結片２３は、第１枠部
２１の厚み方向（図３の上下方向）に可撓性を有し且つ
第１枠部２１の厚み方向に直交する面内で可動子２２を
中心として対称性（回転対称性）を有するように配置さ
れている。しかして、可動子２２を傾くことなく上記厚
み方向へ平行に変位させることができる。なお、連結片
２３の本数は２本に限定されるものではない。

【００３１】また、本実施形態の半導体マイクロアクチ
ュエータは、可動子２２を押圧可能な半導体（例えば、
シリコン）よりなる押圧部３２を備え、押圧部３２を上
記厚み方向（図３の上下方向）に移動させることで弁口
１１を可動子２２により開閉させる。すなわち、押圧部
３２を図３における下方向に移動させることで押圧部３
２により可動子２２が押圧され、可動子２２と弁座１２
とが密着するように押圧させることで、弁口１１を閉止
することができる。ここに、押圧部３２は四角錘台状に
形成されており、可動子２２との対向面は平面になって
いる。また、押圧部３２の平面形状は矩形状になる。

【００３２】押圧部３２は、半導体（例えば、シリコ
ン）よりなる第２枠部３１に対して可撓部材としての腕
片３３を介して結合されている。第２枠部３１は矩形枠
状に形成されており、押圧部３２は第２枠部３１の内側
に配置される。また、第２枠部３１と押圧部３２とを連
結する腕片３３は本実施形態では１本であり、腕片３３
は押圧部３２を片持ちで支持している。ここにおいて、
第２枠部３１および押圧部３２および腕片３３は第２の
半導体基板（シリコン基板）３０に一体に形成されてい
る。また、第２の半導体基板３０と上述の第１の半導体
基板２０とは第２枠部３１と第１枠部２１とを重ねた形
で接合されている。本実施形態では、第１枠部２１と第
２枠部３１とで半導体よりなる矩形枠状の支持部を構成
している。

【００３３】腕片３３は、押圧部３２と第２枠部３１と
の間に半導体（例えば、シリコン）よりなる撓み層３６
と金属膜（例えば、アルミニウム、ニッケルなど）から
なる撓み層３７とを積層して形成したバイメタルを備え
る可撓部３８を有し、可撓部３８における撓み層３６に
はバイメタルを加熱するヒータとしての加熱部（図示せ
ず）が拡散抵抗により形成されている。つまり、可撓部
３８は直熱型のバイメタルとして機能する。ここに、撓
み層３７の構成材料の撓み層３６への拡散を防止した
り、撓み層３６と撓み層３７との結合力を高めたり、加
熱部と撓み層３７とを電気的に絶縁したりするために、
図４に示すように撓み層３６と撓み層３７との間に薄い
絶縁膜（例えば、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜な
ど）を介在させるのが望ましい。なお、図４において撓
み層３６の表面側に形成された拡散抵抗４１は上述の加
熱部を構成し、第２の半導体基板３０の主表面（第１の
半導体基板２０との接合面と反対側の面）側に設けられ
たパッド４２に配線４３を介して接続されている。

【００３４】ところで、腕片３３において第２枠部３１
側の端部には可撓部３８と第１枠部３１との間の熱絶縁
をする熱絶縁性材料（例えば、感光性のポリイミド樹
脂）よりなる熱絶縁部３４ａを設け、腕片３３において
押圧部３２側の端部には可撓部３８と押圧部３２との間
の熱絶縁をする熱絶縁性材料（例えば、感光性のポリイ
ミド樹脂）よりなる熱絶縁部３４ｂを設けている。ま
た、図示していないが腕片３３は熱絶縁部３４ａが形成
された部位において幅方向の端部にシリコンよりなる部
分を設けてある。ここに、熱絶縁部３４ａが形成された
部位において幅方向に設けられたシリコンよりなる部分
は上述の配線４３と加熱部との電気的接続に用いること
ができる。なお、熱絶縁部３４ａ，３４ｂは、例えば、
腕片３３における熱絶縁部３４ａ，３４ｂの形成部位に
対応した部位にそれぞれ幅の異なる溝を形成した後、例
えばポリイミド樹脂を塗布して、続いてポリイミド樹脂
をパターニングすることにより形成することができる。

【００３５】腕片３３を上述の構造としたことによっ
て、加熱部に通電すれば、撓み層３６と撓み層３７との
熱膨張率の差によって可撓部３８が熱的膨張収縮により
腕片３３の撓み量を変化させることになる。一般に、金
属はシリコンよりも熱膨張係数が大きいから、本実施形
態のように撓み層３６に対してベース１０とは反対面側
に撓み層３７を形成している場合には、常温では押圧部
３２が可動子２２から離れるように寸法を設定し、可動
子２２が弁口１１から離れるように寸法を設定しておく
ことによって、撓み層３６への通電時に押圧部３２を可
動子２２に近づけて押圧することにより可動子２２を弁
口１１に近づけて弁口１１を閉じることが可能になる。
つまり、本実施形態は常開型のマイクロバルブを構成し
ている。

【００３６】さらに腕片３３の両端部には熱絶縁性材料
からなる熱絶縁部３４ａ，３４ｂを形成しているから、
撓み層３６および撓み層３７よりなるバイメタルと第２
枠部３１および押圧部３２とは熱絶縁をされていること
になり、撓み層３６で発生した熱を第２枠部３１や押圧
部３２に逃がさず、ほとんどの熱を腕片３３を撓ませる
ために利用することができる。その結果、加熱部への通
電量に対する腕片３３の撓み量を大きくとることができ
る。換言すれば、低電力で押圧部３２を所望の変位量だ
け変位させることができ、結果的に可動子２２を所望量
だけ変位させることができる。

【００３７】ところで、上述したように、可動子２２の
２辺から連結片２３が１本ずつ延設されており且つ２本
の連結片２３は一直線上に配置されており、可動子２２
は図１の左右方向には拘束されていなものである。ここ
に、２本の連結片２３は、上述のように第１枠部２１の
厚み方向（図３の上下方向）に可撓性を有し且つ上記厚
み方向に直交する面内で可動子２２を中心として対称性
（回転対称性）を有するように配置されており、可動子
２２が傾くことなく平行に変位することになる。また、
腕片３３は押圧部３２を片持ちで支持しているので、押
圧部３２を拘束する方向が一方向になるから、押圧部３
２を拘束する方向が複数ある場合に比べて低エネルギで
押圧部３２を変位させることができ、結果的に供給エネ
ルギに対する可動子２２の変位量を従来構成よりも大き
くすることが可能になる。つまり、従来構成よりも低消
費電力化を図ることが可能となる。しかも、可動子２２
と第１枠部２１とを連結する２本の連結片２３には従来
構成のようなバイメタルや熱絶縁部４（図２４参照）は
形成されていないから、熱絶縁部４の形成に伴う反りを
なくすことができて可動子２２と弁座１２との間の寸法
を容易に設定することが可能となり、流量制御が容易に
なるとともに弁口１１を確実に閉止することが可能とな
る。また、図２２ないし図２４に示した従来構成では、
支持基板１と可動子２とを連結している４本の腕片３に
バイメタルが形成されており、バイメタルの特性のばら
つきにより可動子２が傾く恐れがあったが、本実施形態
では、可動子２２と第１枠部２１とを連結している２本
の連結片２３にバイメタルを形成していないから、バイ
メタルの特性のばらつきによる可動子２２の傾きという
問題は発生しない。したがって、可動子２２を拘束して
いる連結片２３の撓みをアクチュエータとしての理想的
な撓みに近づけることができる。

【００３８】なお、上述の例ではベース１０をシリコン
基板としているが、ガラス基板を用いてもよい。

【００３９】（実施形態２）本実施形態の半導体マイク
ロアクチュエータの基本構成は実施形態１と略同じであ
って、図５ないし図９に示すように、第１の半導体基板
２０に４本の連結片２３（図７参照）を一体に形成し、
各連結片２３が第１枠部３１の厚み方向（図６の上下方
向）に直交する面内でそれぞれ直線状に形成され、可動
子２２を中心として十字状に配置している点が相違す
る。要するに、本実施形態では、周縁が矩形状に形成さ
れている可動子２２の４辺に可撓部材としての連結片２
３の一端部が連結され、連結片２３の他端部が第１枠部
２１に連結されている。ここにおいて、４本の連結片２
３は、上記厚み方向に直交する面内で可動子２２を中心
として対称性（回転対称性）を有するように配置されて
いる。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の符
号を付して説明を省略する。ここに、図８および図９は
実施形態１と同様のマイクロバルブを構成している。

【００４０】しかして、本実施形態では、実施形態１と
同様に、可動子２２を傾くことなく平行に変位させるこ
とが可能になるとともに従来構成に比べて低消費電力化
を図ることができる。また、実施形態１のように２本の
連結片２３により可動子２２を支持している場合に比べ
て可動子２２の傾く可能性を小さくすることができ、よ
り確実に可動子２２を平行に変位させることが可能とな
る。なお、第１の半導体基板２０には第１枠部２１およ
び可動子２２および４本の連結片２３が一体に形成され
ているが、平面形状は単純であるから半導体製造プロセ
スでで容易に製造することができる。

【００４１】（実施形態３）本実施形態の半導体マイク
ロアクチュエータの基本構成は実施形態１と略同じであ
って、図１０ないし図１３に示すように、第１の半導体
基板２０に４本の連結片２３（図１２参照）を一体に形
成し、各連結片２３が第１枠部３１の厚み方向に直交す
る面内でそれぞれＬ字状に形成されている点が相違す
る。ここにおいて、各連結片２３は、可動子２２と第１
枠部２１との対向する２辺に直交する方向に形成され一
端部が可動子２２に連結された第１片２３ａと、可動子
２２と第１枠部２１との対向する２辺に平行な方向に形
成され一端部が第１枠部２１に連結された第２片２３ｂ
との他端部同士が連結されたＬ字状の形状に形成されて
いる。要するに、本実施形態では、周縁が矩形状に形成
されている可動子２２の４辺に可撓部材としての連結片
２３の一端部が連結され、連結片２３の他端部が第１枠
部２１に連結されている。ここにおいて、４本の連結片
２３は、上記厚み方向に直交する面内で可動子２２を中
心として対称性（回転対称性）を有するように配置され
ている。なお、実施形態１と同様の構成要素には同一の
符号を付して説明を省略する。ここに、図１３は実施形
態１と同様のマイクロバルブを構成している。

【００４２】しかして、本実施形態では、実施形態１と
同様に、可動子２２を傾くことなく平行に変位させるこ
とが可能になるとともに従来構成に比べて低消費電力化
を図ることができる。また、実施形態１のように２本の
連結片２３により可動子２２を支持している場合に比べ
て可動子２２の傾く可能性を小さくすることができ、よ
り確実に可動子２２を平行に変位させることが可能とな
る。また、本実施形態では、各連結片２３をＬ字状に形
成してあるので、実施形態２のように直線状の形状に形
成する場合に比べて連結片２３の長さを長くすることが
できて連結片２３が撓みやすくなるから、供給エネルギ
に対する可動子２２の変位量をより一層大きくすること
が可能になる。

【００４３】なお、本実施形態では、各連結片２３をＬ
字状に形成してあるが、図１４に示すような形状に形成
してもよい。図１４における各連結片２３は、可動子２
２と第１枠部２１との対向する２辺に直交する方向に形
成され一端部が可動子２２に連結された第１片２３ａ
と、第１片２３ａの他端部に一端部が連結され可動子２
２と第１枠部２１との対向する２辺に平行な方向に形成
された第２片２３ｂと、第２片２３ｂの他端部から第１
片２３ａと逆向きに延長され他端部が第１枠部２１に連
結された第３片２３ｃとを有する。ここにおいて、４本
の連結片２３は、上記厚み方向に直交する面内で可動子
２２を中心として回転対称性を有するように配置されて
いる。各連結片２３を図１４に示すような形状に形成す
れば、連結片２３の長さをより長くすることができて連
結片２３をさらに撓みやすくすることができ、結果的に
供給エネルギに対する可動子２２の変位量をさらに大き
くすることができる。

【００４４】（実施形態４）ところで、実施形態３の半
導体マイクロアクチュエータにおいては加熱部に通電し
ていない初期状態において可動子２２と押圧部３２とが
接触しないように可動子２２と押圧部３２との対向面間
に隙間を形成してある。しかしながら、押圧部３２と第
２枠部３１とを連結している腕片３３の両端部に熱絶縁
部３４ａ，３４ｂを設けているので、腕片３３に反りが
生じてしまう恐れがある。例えば、熱絶縁部３４ａ，３
４ｂの材料としてポリイミド樹脂を用いている場合、上
述のキュア工程において硬化する際に収縮して腕片３３
に反りが生じてしまう恐れがある。このような反りが生
じた場合には、押圧部３２と可動子２２との間の隙間が
大きくなり、弁口１１を可動子２２により閉止させるた
めに変位させる押圧部３２の変位量が大きくなるから、
消費電力が増大してしまう恐れがある。

【００４５】これに対して、本実施形態の半導体マイク
ロアクチュエータでは、図１５に示すように、押圧部３
２における可動子２２との対向面に押圧部３２と可動子
２２との対向面間（２面間）の距離を他の部位よりも小
さくする突部５０が突設されているので、腕片３３に反
りが生じている場合でも実施形態３に比べて押圧部３２
と可動子２２との間の距離が小さくなり、低消費電力化
を図ることが可能となる。ここにおいて、突部５０の材
料としては、断熱性を有する熱絶縁性材料（例えば、ポ
リイミド樹脂）を用いることが望ましい。突部５０を熱
絶縁性材料により形成すれば、押圧部３２と可動子２２
との間で突部５０を介して熱が伝わるのを防止すること
ができ、供給エネルギに対する押圧部３２の変位量が低
下することを防止することができる。なお、実施形態３
と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略す
る。

【００４６】（実施形態５）本実施形態の半導体マイク
ロアクチュエータの基本構成は実施形態４と略同じであ
り、押圧部３２と可動子２２との対向面間の距離を他の
部位よりも小さくする突部５０を可動子２２における押
圧部３２との対向面上に突設している点が相違する。な
お、実施形態４と同様の構成要素には同一の符号を付し
て説明を省略する。

【００４７】しかして、本実施形態においても実施形態
４と同様、腕片３３に反りが生じている場合でも実施形
態３に比べて押圧部３２と可動子２２との間の距離が小
さくなり、低消費電力化を図ることが可能となる。ま
た、本実施形態では、可動子２２における押圧部３２と
の対向面上に突部５０を突設しているので、実施形態４
のように押圧部３２における可動子２２との対向面に突
部５０を突設する場合に比べて半導体製造プロセスでの
製造が容易になる。

【００４８】ところで、突部５０を図１７に示すよう
に、先端部において上記厚み方向に直交する断面の面積
を他の部分に比べて小さくすれば、突部５０と押圧部３
２との接触面積をより小さくすることができ、可動子２
２により均等に押圧力を作用させることが可能となり、
押圧部３２による押圧力の損失を少なくすることができ
るから、さらに低消費電力化を図ることができる。

【００４９】図１７に示すような形状の突部５０を形成
するには、例えば、図１８（ａ）に示すように、可動子
２２上に熱絶縁性材料（例えば、ポリイミド樹脂）より
なる絶縁層５１を形成した後、絶縁層５１上に熱絶縁性
材料（例えば、ポリイミド樹脂）よりなる絶縁層５２を
積層すればよい。ここにおいて、最終的に積層する絶縁
層５２は、上記先端部を構成するものであって、上記厚
み方向における断面の面積が絶縁層５１に比べて小さく
なっている。また、絶縁層５２は絶縁層５１の中央部上
に形成されている。上述のように絶縁層５１上に絶縁層
５２を積層するような製造方法を採用することによっ
て、図１７に示すような形状の突部５０を容易に形成す
ることができる。なお、絶縁層５１の厚さが比較的厚い
場合には、ポリイミド樹脂の塗布→露光→現像→キュア
の工程を複数回繰り返して所望の厚さの絶縁層５１を形
成するようにして、最終的に所望の突出寸法の突部５０
が形成されるようにすればよい。

【００５０】（実施形態６）本実施形態では実施形態２
と同様の半導体マイクロアクチュエータを用いた図１９
および図２０に示す構成のマイクロリレーを例示する。
半導体マイクロアクチュエータの基本構成は実施形態２
と略同じであって、図１９および図２０に示すように、
ガラス基板よりなるベース８０の一表面上に形成した固
定接点７１，７２に接離する可動接点６０を可動子２２
におけるベース８０との対向面側に備えており、可動子
２２を第１枠部２１の厚み方向（図２０における上下方
向）に移動させることで可動接点６０を固定接点７１，
７２に接離させる。つまり、本実施形態は常開型のマイ
クロリレーを構成している。なお、ベース８０は第１枠
部２１に結合（接合）されている。

【００５１】しかして、本実施形態のマイクロリレーで
は、可動子２２が傾くことなく変位するから、可動接点
６０と固定接点７１，７２との接点圧を安定させること
ができるとともに摩耗故障を起こりにくくすることがで
きる。また、実施形態２と同様に半導体マイクロアクチ
ュエータでの消費電力を従来構成に比べて少なくするこ
とができる。

【００５２】ところで、上記各実施形態では、複数本の
連結片２３を設けていたが、図２１に示すように、連結
片２３が可動子２２と第１枠部２１とを第１枠部２１の
厚み方向に直交する面内で可動子２２の全周にわたって
連結するようにしてもよく、このような構造を採用すれ
ば複数本の連結片２３を形成する場合に比べて、製造が
容易になるとともに、可動子２２が変位する際に傾くの
をより一層確実に防止することができる。

【００５３】また、上記各実施形態では、第１枠部２１
および可動子２２および連結片２３が一体に形成された
第１の半導体基板２０と、第２枠部３１および押圧部３
２および腕片３３が一体に形成された第２の半導体基板
３０とを第１枠部２１と第２枠部３１とを重ね合わせた
形で接合しているが、第１枠部２１と第２枠部３１とか
らなる支持部および可動子２２および連結片２３および
押圧部３２および腕片３３を１つの半導体基板に一体に
形成するようにすれば、上記厚み方向における可動子２
２と押圧部３２との位置精度を高めることが可能になる
とともに、材料コストを低減することが可能になる。

【００５４】

【発明の効果】請求項１の発明は、半導体よりなる枠状
の支持部と、支持部の内側に配置され支持部の厚み方向
に変位可能な半導体よりなる可動子と、可動子と支持部
とを連結するとともに支持部の厚み方向に可撓性を有し
且つ前記厚み方向に直交する面内で可動子を中心として
回転対称性を有するように配置された複数の連結片と、
支持部の内側で支持部の厚み方向において可動子に重な
る部位に配置され可動子を押圧可能な押圧部と、互いに
熱膨張係数の異なる層が重なり押圧部と支持部とを連結
するとともに熱的膨張収縮により押圧部を前記厚み方向
に変位させる腕片とを備えてなるものであり、支持部の
厚み方向に可撓性を有し且つ前記厚み方向に直交する面
内で可動子を中心として回転対称性を有するように配置
された複数の連結片により可動子と支持部とが連結され
ており、支持部の厚み方向において可動子に重なる部位
に配置され可動子を押圧可能な押圧部を備え、押圧部と
支持部とを連結する腕片の熱的膨張収縮により押圧部が
前記厚み方向に変位するから、可動子が傾くことなく平
行に変位するという効果があり、しかも、可動子と支持
部とを連結している連結片を熱的膨張収縮させる必要が
なく、押圧部と支持部とを連結する腕片は前記押圧部を
平行に変位させる必要がなくて少なくとも１本あればよ
いから、従来構成よりも低エネルギで可動子を変位させ
ることが可能になり、供給エネルギに対する可動子の変
位量を従来構成よりも大きくすることが可能になるの
で、低消費電力化を図ることができるという効果があ
る。

【００５５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記連結片を４つ備え、前記各連結片が前記厚み方
向に直交する面内でそれぞれ直線状に形成され、前記可
動子を中心に十字状に配置されているので、前記連結片
を撓みやすくしながらも前記可動子を平行に変位させる
ことができ、しかも、平面形状が単純であるから半導体
製造プロセスでの製造が容易になるという効果がある。

【００５６】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記支持部が矩形枠状であって、前記可動子の周縁
が支持部の各辺に平行な矩形状を有し、前記各連結片
は、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に直交す
る方向に形成され一端部が前記可動子に連結された第１
片と、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に平行
な方向に形成され一端部が前記支持部に連結された第２
片との他端部同士が連結されたＬ字状の形状に形成され
ているので、請求項２の発明に比べて連結片の長さを長
くすることができて連結片が撓みやすくなるから、供給
エネルギに対する可動子の変位量をより大きくすること
が可能になり、さらに低消費電力化を図ることができる
という効果がある。

【００５７】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、前記支持部が矩形枠状であって、前記可動子の周縁
が支持部の各辺に平行な矩形状を有し、前記各連結片
は、前記可動子と前記支持部との対向する２辺に直交す
る方向に形成され一端部が前記可動子に連結された第１
片と、第１片の他端部に一端部が連結され前記可動子と
前記支持部との対向する２辺に平行な方向に形成された
第２片と、第２片の他端部から第１片と逆向きに延長さ
れ他端部が前記支持部に連結された第３片とを有するの
で、請求項２および請求項３の発明に比べて連結片の長
さを長くすることができて連結片が撓みやすくなるか
ら、供給エネルギに対する可動子の変位量をより一層大
きくすることが可能になり、より一層の低消費電力化を
図ることができるという効果がある。

【００５８】請求項５の発明は、半導体よりなる枠状の
支持部と、支持部の内側に配置され支持部の厚み方向に
変位可能な半導体よりなる可動子と、可動子と支持部と
を支持部の厚み方向に直交する面内で可動子の全周にわ
たって連結するとともに支持部の厚み方向に可撓性を有
する連結片と、支持部の内側で支持部の厚み方向におい
て可動子に重なる部位に配置され可動子を押圧可能な押
圧部と、互いに熱膨張係数の異なる層が重なり押圧部と
支持部とを連結するとともに熱的膨張収縮により押圧部
を前記厚み方向に変位させる腕片とを備えてなるもので
あり、支持部の厚み方向に可撓性を有する連結片によっ
て可動子と支持部とが前記厚み方向に直交する面内で可
動子の全周にわたって連結されており、支持部の厚み方
向において可動子に重なる部位に配置され可動子を押圧
可能な押圧部と支持部とを連結する腕片の熱的膨張収縮
により押圧部が前記厚み方向に変位するから、可動子が
傾くことなく平行に変位するという効果があり、しか
も、可動子と支持部とを連結している連結片を熱的膨張
収縮させる必要がなく、押圧部と支持部とを連結する腕
片は前記押圧部を平行に変位させる必要がなくて少なく
とも１本あればよいから、従来構成よりも低エネルギで
可動子を変位させることが可能になり、供給エネルギに
対する可動子の変位量を従来構成よりも大きくすること
が可能になるので、低消費電力化を図ることができると
いう効果がある。また、可動子と支持部とが厚み方向に
直交する面内で可動子の全周にわたって連結されている
ので、請求項２ないし請求項４の発明に比べて容易に製
造することが可能となる。

【００５９】請求項６の発明は、請求項１ないし請求項
５の発明において、前記腕片は、前記押圧部を片持ちで
支持するので、前記押圧部を拘束する方向が１方向にな
るから、前記押圧部を拘束する方向が複数ある場合に比
べて低エネルギで前記押圧部を変位させることができ、
結果的に供給エネルギに対する可動子の変位量をより大
きくすることが可能になるという効果がある。

【００６０】請求項７の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、半導体よりなる枠状の第１枠部の内
側に前記可動子および前記連結片が一体に形成された第
１の半導体基板と、半導体よりなる枠状の第２枠部の内
側に前記押圧部および前記腕片が一体に形成された第２
の半導体基板とを備え、第１の半導体基板と第２の半導
体基板とが第１枠部と第２枠部とを重ねた形で接合さ
れ、第１枠部と第２枠部とで前記支持部が構成されてな
るので、第１の半導体基板と第２の半導体基板とを別々
に形成し第１の半導体基板と第２の半導体基板とを接合
すればよいから、容易に製造することができるという効
果がある。

【００６１】請求項８の発明は、請求項１ないし請求項
６の発明において、前記支持部および前記可動子および
前記連結片および前記押圧部および前記腕片が１つの半
導体基板に一体に形成されているので、前記厚み方向に
おける前記可動子と前記押圧部との位置精度を請求項７
の発明に比べて高めることが可能になるとともに、材料
コストを低減することが可能になるという効果がある。

【００６２】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８の発明において、前記腕片において前記押圧部側の端
部に設けられ前記押圧部との間の熱絶縁をする第１の熱
絶縁部と、前記腕片において前記支持部側の端部に設け
られ前記支持部との間の熱絶縁をする第２の熱絶縁部と
を備えるので、比較的小さな熱エネルギで前記腕片を撓
ませることができ、供給エネルギに対する前記押圧部の
変位量を大きくすることができるから、結果的に供給エ
ネルギに対する前記可動子の変位量を大きくすることが
でき、より一層の低消費電力化を図ることができるとい
う効果がある。

【００６３】請求項１０の発明は、請求項１ないし請求
項９の発明において、前記押圧部と前記可動子との互い
の対向面の一方に２面間の距離を他の部位に比べて小さ
くする突部が突設されているので、前記腕片や前記連結
片などの反りに起因して前記可動子と前記押圧部との間
の距離が大きくなるような場合に消費電力の増大を抑制
することができるという効果がある。

【００６４】請求項１１の発明は、請求項１０の発明に
おいて、前記突部を前記可動子における前記押圧部との
対向面から突設してなるので、前記突部を前記押圧部に
おける前記可動子との対向面から突設する場合に比べ
て、半導体製造プロセスでの製造が容易になるという効
果がある。

【００６５】請求項１２の発明は、請求項１０または請
求項１１の発明において、前記突部は、先端部において
前記厚み方向に直交する断面の面積を他の部分に比べて
小さくしてあるので、前記突部と前記突部の対向面との
接触面積を小さくすることができ、前記可動子に均等に
押圧力を作用させることが可能となり、前記押圧部によ
る押圧力の損失を少なくすることができるから、低消費
電力化を図ることができるという効果がある。

【００６６】請求項１３の発明は、請求項１０ないし請
求項１２の発明において、前記突部を前記可動子および
前記押圧部よりも断熱性の高い材料により形成している
ので、前記腕片から前記押圧部および前記突部を介して
前記可動子へ熱が伝わるのを防ぐことができ、供給エネ
ルギに対する前記押圧部の変位量が低下することを防止
できるという効果がある。

【００６７】請求項１４の発明は、請求項１３の発明に
おいて、前記断熱性の高い材料としてポリイミド樹脂を
用いてなるので、半導体製造プロセスとの整合性が良
く、半導体製造プロセスでの製造が容易になるという効
果がある。

【００６８】請求項１５の発明は、請求項１ないし請求
項１４の発明において、前記可動子における前記押圧部
との対向面と反対側の面に可動接点が設けられ、前記可
動子の前記厚み方向への変位により前記可動接点と接離
する固定接点を設けたベースが前記支持部に結合されて
いるので、マイクロバルブを構成しており、前記可動子
が従来構成に比べて低消費電力で前記厚み方向に傾くこ
となく平行に変位されるから、弁口を通る流体の流量の
制御が容易になるとともに、弁口を前記可動子により確
実に閉止することができるという効果がある。

【００６９】請求項１６の発明は、請求項１ないし請求
項１４の発明において、前記可動子における前記押圧部
との対向面と反対側の面に可動接点が設けられ、前記可
動子の前記厚み方向への変位により前記可動接点と接離
する固定接点を設けたベースが前記支持部に結合されて
いるので、マイクロリレーを構成しており、前記可動子
が従来構成に比べて低消費電力で前記厚み方向に傾くこ
となく平行に変位されるから、可動接点と固定接点との
接点圧を安定させることができるとともに摩耗故障の発
生を少なくすることができるという効果がある。

【００７０】請求項１７の発明は、請求項１２記載の半
導体マイクロアクチュエータの製造方法であって、前記
突部に対応した部位にのみ熱絶縁材性料よりなる絶縁層
を積層することで所望の突出寸法の絶縁層からなる突部
を形成するようにし、最後に積層する絶縁層における前
記厚み方向に直交する断面の面積を他の絶縁層に比べて
小さくすることを特徴とし、所望の厚みの絶縁層からな
る突部を先端部において前記厚み方向に直交する断面の
面積が他の部分に比べて小さくなるような形状に容易に
製造することができ、可動子が傾くことなく変位可能で
低消費電力化が可能な半導体マイクロアクチュエータを
提供することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す概略平面図である。

【図２】同上の一部破断した概略分解斜視図である。

【図３】同上を用いたマイクロバルブの概略断面図であ
る。

【図４】同上の要部断面図である。

【図５】実施形態２を示し、一部破断した概略斜視図で
ある。

【図６】同上の概略断面図である。

【図７】同上に用いる第１の半導体基板の概略平面図で
ある。

【図８】同上を用いたマイクロバルブの一部破断した概
略斜視図である。

【図９】同上を用いたマイクロバルブの概略断面図であ
る。

【図１０】実施形態３を示し、一部破断した概略分解斜
視図である。

【図１１】同上の概略平面図である。

【図１２】同上に用いる第１の半導体基板の概略平面図
である。

【図１３】同上を用いたマイクロバルブの一部破断した
概略斜視図である。

【図１４】同上に用いる第１の半導体基板の他の構成例
を示す概略平面図である。

【図１５】実施形態４を示し、一部破断した概略分解斜
視図である。

【図１６】実施形態５を示し、一部破断した概略分解斜
視図である。

【図１７】同上における突部の他の構成例を示す概略断
面図である。

【図１８】同上の突部の形成方法の説明図である。

【図１９】実施形態６を示し、一部破断した概略斜視図
である。

【図２０】同上の概略断面図である。

【図２１】第１の半導体基板の他の構成例の概略平面図
である。

【図２２】従来例を示し、一部破断した概略斜視図であ
る。

【図２３】同上の概略平面図である。

【図２４】同上を用いたマイクロバルブを示し、一部破
断した概略斜視図である。

【符号の説明】

２１ 第１枠部 ２２ 可動子 ２３ 連結片 ３１ 第２枠部 ３２ 押圧部 ３３ 腕片 ３４ａ，３４ｂ 熱絶縁部 ３６ 撓み層 ３７ 撓み層 ３８ 可撓部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河田 裕志 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 鎌倉 將有 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 吉田 和司 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 (72)発明者 齊藤 公昭 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株 式会社内 Ｆターム(参考） 3H057 AA01 BB41 CC02 DD12 DD26 EE10 FA02 FA13 FA24 3H062 AA04 AA12 BB33 CC04 CC08 EE06 FF21 GG04

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体よりなる枠状の支持部と、支持部
   の内側に配置され支持部の厚み方向に変位可能な半導体
   よりなる可動子と、可動子と支持部とを連結するととも
   に支持部の厚み方向に可撓性を有し且つ前記厚み方向に
   直交する面内で可動子を中心として回転対称性を有する
   ように配置された複数の連結片と、支持部の内側で支持
   部の厚み方向において可動子に重なる部位に配置され可
   動子を押圧可能な押圧部と、互いに熱膨張係数の異なる
   層が重なり押圧部と支持部とを連結するとともに熱的膨
   張収縮により押圧部を前記厚み方向に変位させる腕片と
   を備えてなることを特徴とする半導体マイクロアクチュ
   エータ。
2. 【請求項２】 前記連結片を４つ備え、前記各連結片が
   前記厚み方向に直交する面内でそれぞれ直線状に形成さ
   れ、前記可動子を中心に十字状に配置されてなることを
   特徴とする請求項１記載の半導体マイクロアクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 前記支持部が矩形枠状であって、前記可
   動子の周縁が前記支持部の各辺に平行な矩形状を有し、
   前記各連結片は、前記可動子と前記支持部との対向する
   ２辺に直交する方向に形成され一端部が前記可動子に連
   結された第１片と、前記可動子と前記支持部との対向す
   る２辺に平行な方向に形成され一端部が前記支持部に連
   結された第２片との他端部同士が連結されたＬ字状の形
   状に形成されてなることを特徴とする請求項１記載の半
   導体マイクロアクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記支持部が矩形枠状であって、前記可
   動子の周縁が前記支持部の各辺に平行な矩形状を有し、
   前記各連結片は、前記可動子と前記支持部との対向する
   ２辺に直交する方向に形成され一端部が前記可動子に連
   結された第１片と、第１片の他端部に一端部が連結され
   前記可動子と前記支持部との対向する２辺に平行な方向
   に形成された第２片と、第２片の他端部から第１片と逆
   向きに延長され他端部が前記支持部に連結された第３片
   とを有することを特徴とする請求項１記載の半導体マイ
   クロアクチュエータ。
5. 【請求項５】 半導体よりなる枠状の支持部と、支持部
   の内側に配置され支持部の厚み方向に変位可能な半導体
   よりなる可動子と、可動子と支持部とを支持部の厚み方
   向に直交する面内で可動子の全周にわたって連結すると
   ともに支持部の厚み方向に可撓性を有する連結片と、支
   持部の内側で支持部の厚み方向において可動子に重なる
   部位に配置され可動子を押圧可能な押圧部と、互いに熱
   膨張係数の異なる層が重なり押圧部と支持部とを連結す
   るとともに熱的膨張収縮により押圧部を前記厚み方向に
   変位させる腕片とを備えてなることを特徴とする半導体
   マイクロアクチュエータ。
6. 【請求項６】 前記腕片は、前記押圧部を片持ちで支持
   することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれ
   かに記載の半導体マイクロアクチュエータ。
7. 【請求項７】 半導体よりなる枠状の第１枠部の内側に
   前記可動子および前記連結片が一体に形成された第１の
   半導体基板と、半導体よりなる枠状の第２枠部の内側に
   前記押圧部および前記腕片が一体に形成された第２の半
   導体基板とを備え、第１の半導体基板と第２の半導体基
   板とが第１枠部と第２枠部とを重ねた形で接合され、第
   １枠部と第２枠部とで前記支持部が構成されてなること
   を特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載
   の半導体マイクロアクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記支持部および前記可動子および前記
   連結片および前記押圧部および前記腕片が１つの半導体
   基板に一体に形成されてなることを特徴とする請求項１
   ないし請求項６のいずれかに記載の半導体マイクロアク
   チュエータ。
9. 【請求項９】 前記腕片において前記押圧部側の端部に
   設けられ前記押圧部との間の熱絶縁をする第１の熱絶縁
   部と、前記腕片において前記支持部側の端部に設けられ
   前記支持部との間の熱絶縁をする第２の熱絶縁部とを備
   えることを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれ
   かに記載の半導体マイクロアクチュエータ。
10. 【請求項１０】 前記押圧部と前記可動子との互いの対
    向面の一方に２面間の距離を他の部位に比べて小さくす
    る突部が突設されてなることを特徴とする請求項１ない
    し請求項９のいずれかに記載の半導体マイクロアクチュ
    エータ。
11. 【請求項１１】 前記突部を前記可動子における前記押
    圧部との対向面から突設してなることを特徴とする請求
    項１０記載の半導体マイクロアクチュエータ。
12. 【請求項１２】 前記突部は、先端部において前記厚み
    方向に直交する断面の面積を他の部分に比べて小さくし
    てなることを特徴とする請求項１０または請求項１１記
    載の半導体マイクロアクチュエータ。
13. 【請求項１３】 前記突部を前記可動子および前記押圧
    部よりも断熱性の高い材料により形成してなることを特
    徴とする請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載
    の半導体マイクロアクチュエータ。
14. 【請求項１４】 前記断熱性の高い材料としてポリイミ
    ド樹脂を用いてなることを特徴とする請求項１３記載の
    半導体マイクロアクチュエータ。
15. 【請求項１５】 前記可動子の前記厚み方向への変位に
    より開閉される弁口を形成したベースが前記支持部に結
    合されてなることを特徴とする請求項１ないし請求項１
    ４のいずれかに記載の半導体マイクロアクチュエータ。
16. 【請求項１６】 前記可動子における前記押圧部との対
    向面と反対側の面に可動接点が設けられ、前記可動子の
    前記厚み方向への変位により前記可動接点と接離する固
    定接点を設けたベースが前記支持部に結合されてなるこ
    とを特徴とする請求項１ないし請求項１４のいずれかに
    記載の半導体マイクロアクチュエータ。
17. 【請求項１７】 請求項１２記載の半導体マイクロアク
    チュエータの製造方法であって、前記突部に対応した部
    位にのみ熱絶縁性材料よりなる絶縁層を積層することで
    所望の突出寸法の絶縁層からなる突部を形成するように
    し、最後に積層する絶縁層における前記厚み方向に直交
    する断面の面積を他の絶縁層に比べて小さくすることを
    特徴とする半導体マイクロアクチュエータの製造方法。