JP2006328955A - Energy conversion element and electrostatic driving element equipped with the same, and electronic equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気エネルギーを機械的動作に変換するためのエネルギー変換素子、およびそれを備えた静電駆動素子、並びにその静電駆動素子を搭載した電子機器に関する。 The present invention relates to an energy conversion element for converting electrical energy into a mechanical operation, an electrostatic drive element including the energy conversion element, and an electronic apparatus including the electrostatic drive element.
近年、マイクロマシン(MEMS:Micro Electro Mechanical Systems)素子およびこのMEMS素子を組み込んだ小型機器が注目されている。MEMS素子の基本的な特徴は、機械的構造として構成されている駆動体が素子に組み込まれていることにある。 In recent years, micro electro mechanical systems (MEMS) elements and small devices incorporating the MEMS elements have attracted attention. A basic feature of the MEMS element is that a driving body configured as a mechanical structure is incorporated in the element.
特に、半導体プロセスによるマイクロマシニング技術を用いて形成された駆動体については、デバイスの占有面積が小さいこと、高いQ値を実現できることおよび他の半導体デバイスとの集積が可能なことなどの特徴を有していることから、無線通信デバイスの中でも中間周波数(IF;Intermediate Frequency)あるいは高周波(RF;Radio Frequency)静電駆動素子として利用することが提案されている(例えば、非特許文献1)。 In particular, a driver formed using a micromachining technology based on a semiconductor process has characteristics such as a small device occupation area, a high Q value, and integration with other semiconductor devices. Therefore, it has been proposed to use the wireless communication device as an intermediate frequency (IF) or a radio frequency (RF) electrostatic drive element (for example, Non-Patent Document 1).
また、このような素子の駆動方法としては、素子と共に駆動電極を設けてその間に静電気力(クーロン力)を発生させることにより駆動する方法(非特許文献1)あるいは駆動体を加熱することにより駆動する方法(例えば、特許文献1)などが提案されている。特に、静電気力による駆動方法は、上記駆動電極を設けるだけの単純な構成で容易に制御することができると共に消費電力を低減することができることから、優れた制御方法の一つとして用いられている。
しかしながら、従来の静電気力による駆動方法では、20V以上の高電圧を印加しなければならず、他の半導体素子との集積化の障害となったり、また、加熱による駆動方法では、駆動している間、駆動電流を供給し続ける必要があり、消費電力が大きくなるなどの問題が生じていた。 However, in the conventional driving method using electrostatic force, a high voltage of 20 V or more has to be applied, which is an obstacle to integration with other semiconductor elements, and the driving method using heating is driving. During this time, it is necessary to continue to supply the drive current, which causes problems such as increased power consumption.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、低電圧でも静電駆動が可能であり、消費電力を大幅に低減することが可能な静電駆動素子、およびそれを用いた電子機器を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and a first object thereof is an electrostatic drive element capable of electrostatic drive even at a low voltage and capable of greatly reducing power consumption, and the same. The object is to provide an electronic device using the.
また、本発明の第2の目的は、MEMS構造により電気エネルギーを機械エネルギーに変換することができ、上記のような静電駆動素子に好適に用いることのできるエネルギー変換素子を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an energy conversion element that can convert electrical energy into mechanical energy by the MEMS structure and can be suitably used for the electrostatic drive element as described above. .
本発明によるエネルギー変換素子の一態様は、基板上に設けられると共に、梁部およびこの梁部を支持する支持部を含み、梁部が熱膨張により延伸可能な導電性の片持ち梁と、基板上の梁部に対向する位置に設けられ、梁部の先端の延伸方向を変更する方向変換部と、片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段とを備えたものである。 One aspect of the energy conversion element according to the present invention is provided on a substrate, includes a beam portion and a support portion that supports the beam portion, and a conductive cantilever beam that can be extended by thermal expansion. It is provided with the direction conversion part which is provided in the position facing an upper beam part, and changes the extending | stretching direction of the front-end | tip of a beam part, and the 1st drive means which supplies a drive current to a cantilever beam.
このエネルギー変換素子では、第1駆動手段により片持ち梁に駆動電流が供給されると、その熱膨張により梁部が延伸し、方向変換部に当接したのちその延伸方向が変更される。すなわち、電気エネルギーが熱エネルギーを経て機械的エネルギー変換されるもので、これを利用することにより、低電圧駆動の静電駆動素子を実現することが可能になる。 In this energy conversion element, when a drive current is supplied to the cantilever beam by the first drive means, the beam portion is extended by the thermal expansion, and the extension direction is changed after contacting the direction changing portion. That is, electrical energy is converted into mechanical energy via thermal energy, and by using this, it is possible to realize a low voltage driven electrostatic drive element.
すなわち、本発明による静電駆動素子は上記エネルギー変換素子を備えたものであり、例えば以下の態様とすることができる。 That is, the electrostatic drive element according to the present invention includes the energy conversion element described above, and can be, for example, in the following modes.
本発明による静電駆動素子は、第1の態様として、基板上に設けられると共に、梁部およびこの梁部を支持する支持部を含み、梁部が熱膨張により延伸可能な導電性の第1の片持ち梁と、基板上の梁部に対向する位置に設けられ、梁部の先端の延伸方向を変更する方向変換部と、片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と、梁部の先端に対向する位置に設けられた駆動電極と、片持ち梁および駆動電極に電圧を印加し、方向変換された梁部を発生した静電気力によって駆動電極側に変位させる第2駆動手段と、を備えた構成を有している。ここで、静電気力により片持ち梁が駆動電極側に変位したのちは、上記第1駆動手段による駆動電流の供給を遮断することが好ましい。 An electrostatic driving element according to the present invention includes, as a first aspect, a conductive first electrode that is provided on a substrate, includes a beam portion and a support portion that supports the beam portion, and the beam portion can be extended by thermal expansion. A cantilever beam, a direction changing portion provided at a position facing the beam portion on the substrate, for changing the extending direction of the tip of the beam portion, a first drive means for supplying a drive current to the cantilever beam, and a beam A drive electrode provided at a position opposite to the tip of the part, and a second drive means for applying a voltage to the cantilever and the drive electrode and displacing the direction-changed beam part to the drive electrode side by the generated electrostatic force It has the structure provided with. Here, after the cantilever is displaced to the drive electrode side by electrostatic force, it is preferable to cut off the supply of the drive current by the first drive means.
この静電駆動素子では、第1駆動手段により片持ち梁に駆動電流が供給されると共に、第2駆動手段により片持ち梁と駆動電極との間に静電駆動のための電圧が印加される。これにより片持ち梁の梁部が熱膨張して延伸すると共に、方向変換部により梁部の延伸方向が第2基板側に変更される。そして、その先端が駆動電極に接近すると、梁部は駆動電極との間の静電気力によって駆動電極に吸引される。 In this electrostatic driving element, a driving current is supplied to the cantilever by the first driving means, and a voltage for electrostatic driving is applied between the cantilever and the driving electrode by the second driving means. . Thereby, the beam portion of the cantilever is thermally expanded and extended, and the extending direction of the beam portion is changed to the second substrate side by the direction changing portion. When the tip approaches the drive electrode, the beam portion is attracted to the drive electrode by electrostatic force between the beam and the drive electrode.
本発明による静電駆動素子は、第2の態様として、対向配置された第1基板および第2基板を有するものであって、第1基板上に設けられると共に、梁部およびこの梁部を支持する支持部を含み、梁部が熱膨張により延伸可能な導電性の第1の片持ち梁と、第1基板上の梁部に対向する位置に設けられ、梁部の先端の延伸方向を第2基板側に変換させる方向変換部と、片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と、第2基板上に設けられた第1電極と、第2基板上に設けられると共に第1電極に対向して第2電極を有し、方向変換された第1の片持ち梁の当接により先端が第2基板方向に変位可能な第2の片持ち梁と、第1電極と第2電極との間に電圧を印加し、発生した静電気力により第2の片持ち梁を第2基板側に変位させる第2駆動手段と、を備えた構成を有するものである。ここで、静電気力により第2の片持ち梁が第2基板側に変位したのちは、上記第1駆動手段による駆動電流の供給を遮断することが好ましい。 An electrostatic driving element according to the present invention has, as a second aspect, a first substrate and a second substrate arranged to face each other, and is provided on the first substrate and supports the beam portion and the beam portion. A conductive first cantilever beam that can be extended by thermal expansion and a position on the first substrate that faces the beam portion. A direction changing portion for converting to the two substrate side, a first driving means for supplying a driving current to the cantilever, a first electrode provided on the second substrate, and a first electrode provided on the second substrate A second cantilever having a second electrode opposite to the first electrode, the tip of which can be displaced in the direction of the second substrate by the contact of the first cantilever whose direction has been changed, and the first electrode and the second electrode And a second drive for displacing the second cantilever to the second substrate side by the generated electrostatic force. And it has a configuration including a stage, a. Here, after the second cantilever is displaced toward the second substrate due to electrostatic force, it is preferable to cut off the supply of drive current by the first drive means.
この静電駆動素子では、第1基板側では、第1駆動手段により第1の片持ち梁に駆動電流が供給されると共に、第2基板側において、第2駆動手段によって、第1電極と第2の片持ち梁側の第2電極との間に静電駆動電圧が印加される。これにより、第1基板側では、第1の片持ち梁の熱膨張により梁部が延伸し、方向変換部により方向転換されたのち、第1の片持ち梁が第2の片持ち梁を第2電極方向に押し上げる。そして、第2の片持ち梁が第1電極に接近すると、第1電極および第2電極への電圧印加により発生した静電気力が有効に作用し、第2の片持ち梁が第2基板側に吸引される。 In this electrostatic drive element, on the first substrate side, a drive current is supplied to the first cantilever by the first drive means, and on the second substrate side, the first electrode and the first electrode are supplied by the second drive means. An electrostatic drive voltage is applied between the second electrode on the two cantilever side. As a result, on the first substrate side, the first cantilever is extended by the thermal expansion of the first cantilever, and after the direction changer changes the direction, the first cantilever changes the second cantilever. Push up in the direction of two electrodes. When the second cantilever approaches the first electrode, the electrostatic force generated by the voltage application to the first electrode and the second electrode is effectively applied, and the second cantilever is moved to the second substrate side. Sucked.
よって、この静電駆動素子において、第2基板と第2の片持ち梁との間で信号回路の開閉部を構成すれば、第2の片持ち梁の変位に伴って、信号回路の開閉動作(スイッチング)等が行われることとなる。 Therefore, in this electrostatic drive element, if the open / close portion of the signal circuit is configured between the second substrate and the second cantilever, the open / close operation of the signal circuit is accompanied by the displacement of the second cantilever. (Switching) etc. will be performed.
本発明のエネルギー変換素子によれば、導電性の片持ち梁に駆動電流を供給し、熱膨張により延伸させると共に、方向変換部において片持ち梁の延伸方向を変換するようにしたので、MEMS構造において電気エネルギーを機械的動作に容易に変換することができる。 According to the energy conversion element of the present invention, the drive current is supplied to the conductive cantilever and is extended by thermal expansion, and the extension direction of the cantilever is changed in the direction changing portion. Can easily convert electrical energy into mechanical motion.
また、本発明の静電駆動素子では、このエネルギー変換素子を利用するようにしたので、低電圧の静電駆動が可能となると共に、熱駆動のための駆動電流の供給も静電力が有効に作用したのちには遮断することが可能、すなわち、駆動中に電流を供給し続ける必要はなくなる。よって、全体として消費電力を低減させることが可能になると共に、電子機器中への集積化が可能となる。従って、この静電駆動素子を搭載した電子機器では、信号の入出力等の動作を低消費電力で行うことができるようになる。 In addition, since the electrostatic driving element of the present invention uses this energy conversion element, it is possible to perform electrostatic driving at a low voltage, and supply of a driving current for thermal driving effectively uses electrostatic force. It can be shut off after it has acted, i.e. it is not necessary to continue to supply current during driving. Therefore, power consumption can be reduced as a whole, and integration into an electronic device is possible. Therefore, in an electronic device equipped with this electrostatic drive element, operations such as signal input / output can be performed with low power consumption.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係る静電駆動素子の断面構造を表すものである。この静電駆動素子10は、第1基板11および第2基板12を備えている。第1基板11上の表面には絶縁膜11A、第2基板12上の表面には絶縁膜12Aがそれぞれ成膜されている。なお、本発明に係るエネルギー変換素子の一態様は、この静電駆動素子10の第1基板11側の構成に相当するものであるので、以下、併せて説明することとする。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a cross-sectional structure of an electrostatic drive element according to the first embodiment of the present invention. The
第1基板11上には対向して一対の片持ち梁13が設けられている。2つの片持ち梁13,13(第1の片持ち梁)の間には、これらとは一定の間隔を隔てて方向変換部14が設けられている。方向変換部14は後述のように熱膨張により延伸した梁部13Aの先端を上方(第2基板12側)へ方向転換するものである。方向変換部14は、例えば、四角錐台の形状を有し、両側部にそれぞれ傾斜面14aを有すると共にその表面には保護膜14Aが形成されている。方向変換部14の傾斜面14aに対応して、片持ち梁13,13の各梁部13Aの先端には傾斜面13aが設けられている。
A pair of
一方、第2基板12には、2つの片持ち梁13それぞれの先端と対向する位置に駆動電極15,15が設けられており、これら駆動電極15,15は、その表面に絶縁膜15Aが形成されている。なお、駆動電極15,15の表面には、延伸により上方に反り返った梁部13Aの先端部に対向する位置に傾斜面15aを有する。この傾斜面15aは、反り返った梁部13Aの対抗面に沿うように傾斜している。これにより、後述する第2駆動手段(静電駆動)による梁部13Aの吸引が好適に行われるようになっている。
On the other hand, the
第1基板11と第2基板12との間にはスペーサ(図示せず)が介在し、両基板間が一定の間隔で保持されている。
Spacers (not shown) are interposed between the
第1基板11は、半導体材料、例えばシリコン(Si)により構成されている。絶縁膜11Aは片持ち梁13を第1基板11から電気的に分離するものであり、例えば、窒化ケイ素(SiN)あるいは二酸化ケイ素(SiO2 )により構成される単一層または複数層からなるものであり、具体的には、厚さ20nmのケイ素熱酸化膜および厚さ20nmの窒化ケイ素薄膜をこの順に積層したものなどにより構成されている。第2基板12も第1基板11と同じ構成を有している。
The
片持ち梁13は、梁部13Aの一端部を支持部(アンカー)13Bにより支持した構造を有する熱駆動梁である。この片持ち梁13は、例えば多結晶シリコンにより構成され、燐(P)などの不純物が添加されることにより導電性を有するものとなっている。また、片持ち梁13の平面構造は、図2に示したようにコの字型をなしている。すなわち、支持部13Bは2つの分岐部に分割され、その両端がそれぞれ第1端子13B1,第2端子13B2となっている。第1端子13B1は直流電源(図示せず)の一方の電極、第2端子13B2は他方の電極に接続されている。すなわち、この片持ち梁13では、第1端子13B1から梁部13Aを通じて第2端子13B2に駆動電流Iが供給されるようになっており、これにより梁部13Aが熱膨張して方向変換部14方向に延伸するものであり、この延伸時、梁部13Aの先端は方向変換部14の傾斜面14aにそって上方に方向転換されるようになっている。駆動電流Iの供給が停止され冷却されると、この梁部13Aは延伸前の形状に復元する。なお、このように片持ち梁13に駆動電流Iを供給するための電源により本発明の第1駆動手段が構成されている。なお、この電源としては直流電源に限らず交流電源でもよい。
The
この梁部13Aが方向変換部14により方向変換されるためには、梁部13Aの延びた長さ(延伸長L1)が、第1基板11側の梁部13Aの先端(下側先端部)13A3を基準として、その下側先端部13A3から方向変換部14までの水平距離L2に方向変換部14の高さを加えた値以上、あるいは方向変換部14の傾斜面14aの長さに水平距離L2を加えた値以上であることが好ましい。
In order for the
これに基づき、加熱する部分の延在方向の長さL3は、L3=L1/T/α(α:ケイ素の熱膨張係数,T:加熱された部分の昇温幅)により求められる長さとすることが好ましい。具体的には、例えば、方向変換部14の高さを1μmおよび斜面の傾斜角度を45°とする場合、延伸長L1は「1μm+水平距離L2」以上あるいは「1.4μm+水平距離L2」以上であり、加熱部分の長さL3は、延伸長L1を1.4μmと近似すると共にケイ素の熱膨張係数αを11×10-6/Kおよび昇温幅Tを600度とするとき、0.23mmである。
Based on this, the length L3 in the extending direction of the portion to be heated is a length determined by L3 = L1 / T / α (α: thermal expansion coefficient of silicon, T: heating range of the heated portion). It is preferable. Specifically, for example, when the height of the
なお、上記片持ち梁13の梁部13Aには、その支持部13Bの近傍位置に図3に示したような空隙13Cを設けることが好ましい。この空隙13Cにより、駆動電流Iを厚み方向に2分割して発熱効率のバランスを調整することができ、より小さな駆動電流Iで梁部13Aを効率良く上方に反らせることができる。更に、例えばこの空隙13Cの下面を境として、梁部13Aの領域を上下に分割し、下側梁部13A1の不純物ドープ量(すなわち、導電率)を上側梁部13A2よりも多くして、下側梁部13A1の伸び率を上側梁部13A2のそれにより相対的に大きくすることにより、梁部13Aをより効率的に制御するようにしてもよい。
In addition, it is preferable to provide a gap 13C as shown in FIG. 3 in the
方向変換部14は例えば二酸化ケイ素により構成されている。保護膜14Aは、方向変換部14の表面を保護すると共に、延伸した梁部13Aを円滑に方向変換させるためのものであり、例えば、窒化ケイ素などの絶縁性材料を厚さ100nmに堆積させたものである。
The
駆動電極15は例えば、アルミニウム合金、タングステン合金、銅合金あるいは金などの貴金属などにより構成されている。絶縁膜15Aは例えば窒化ケイ素あるいは二酸化ケイ素などからなる単一層または複数層であり、梁部13Aと駆動電極15とを電気的に分離するものである。なお、梁部13Aの表面を熱酸化させて絶縁膜を形成した場合には、別途絶縁膜15Aを設けなくてもよい。駆動電極15と片持ち梁13の梁部13Aとの間には図示しない直流電源(第2駆動手段)により静電駆動用の電圧が印加されるようになっている。
The
次に、この静電駆動素子10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
図4ないし図9は静電駆動素子10の製造方法を工程順に示したものである。なお、図7を除き、図4ないし図9については、図1に示した方向変換部14を含む左側の部分を拡大して示した。
4 to 9 show a method of manufacturing the
まず、図4(A)に示したように、シリコン製の第1基板11の表面を、例えば熱酸化法により酸化してシリコン熱酸化膜11A1を形成したのち、引き続きこのシリコン熱酸化膜11A1上に、例えば減圧CVD(Chemical Vapor Deposition )法により窒化ケイ素膜11A2を成膜することにより絶縁膜11Aを形成する。シリコン熱酸化膜11A1および窒化ケイ素膜11A2の厚さは、例えば、それぞれ20nmである。
First, as shown in FIG. 4A, the surface of the silicon
続いて、図4(B)に示したように、窒化ケイ素膜11A2上に、減圧CVD法などを用いて二酸化ケイ素などを堆積させることにより、例えば、厚さ1μmの絶縁層16を形成する。次いで、図4(C)に示したように反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)法などを用いて絶縁層16を選択的に除去することにより、例えば、四角錘台形状の方向変換部14を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, by depositing silicon dioxide or the like on the silicon nitride film 11A2 by using a low pressure CVD method or the like, for example, the insulating
続いて、図5(A)に示したように、方向変換部14の表面に、減圧CVD法などを用いて窒化ケイ素など堆積させることにより、例えば、厚さ100nmの保護膜14Aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5A, for example, a
続いて、図5(B)に示したように、窒化ケイ素膜11A2および保護膜14A上に、例えば、減圧CVD法を使用して、二酸化ケイ素などの絶縁性材料を、100nmの厚みになるまで堆積させたのち、フォトリソグラフィ処理およびエッチング処理を使用してパターニングすることにより、犠牲層17A,17Bを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5B, an insulating material such as silicon dioxide is formed on the silicon nitride film 11A2 and the
続いて、図5(C)に示したように、窒化ケイ素膜11A2および犠牲層17A,17B上に、例えば、減圧CVD法を用いてリン等が含有された多結晶シリコンを堆積させることにより、多結晶シリコン層18を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 5C, by depositing polycrystalline silicon containing phosphorus or the like on the silicon nitride film 11A2 and the
続いて、図6(A)に示したように、多結晶シリコン層18の上面をCMP(Chemical and Mechanical Polishing : 化学的機械研磨)を用いて平坦化することにより、梁部13Aの上面を形成すると共に犠牲層17Aの上面および17Bの一部の上面を露出させる。
Subsequently, as shown in FIG. 6A, the upper surface of the
続いて、図6(B)に示したように、例えば、フッ酸系のエッチング液などを用いて犠牲層17A,17Bを除去する。これにより片持ち梁13を備えた第1基板11が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 6B, the
次に、図4(A)に示した第1基板11と同様にして、第2基板12を作製する。
Next, the
続いて、図7に示したように、絶縁膜12A上の所定の位置に、例えば、スパッタ法、減圧CVD法などを用いてアルミニウム合金、タングステン合金、銅合金あるいは金などの貴金属などを堆積させてパターニングすることにより駆動電極15を形成する。続いて、これら駆動電極15の表面に窒化ケイ素などを堆積させて絶縁膜15Aを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 7, a noble metal such as an aluminum alloy, a tungsten alloy, a copper alloy, or gold is deposited at a predetermined position on the insulating
最後に、スペーサを間にして第1基板11と第2基板12とを貼り合わせることにより、図1に示した静電駆動素子10が完成する。
Finally, the
また、図3の空隙13Cを備えた片持ち梁13は、例えば、次のようにして形成することができる。
Moreover, the
図5(B)に示した工程に続いて、図8(A)に示したように、窒化ケイ素膜11A2、保護膜14Aおよび犠牲層17A,17Bの表面に、例えば厚さ700nmのリンなどを含む多結晶シリコン層18Aを形成する。
Subsequent to the step shown in FIG. 5B, as shown in FIG. 8A, phosphorus having a thickness of 700 nm, for example, is formed on the surfaces of the silicon nitride film 11A2, the
続いて、図8(B)に示したように、支持部13Bの近傍の多結晶シリコン層18A上に、例えば、犠牲層17A,17Bの形成の際と同様の材料および同様の方法を用いることにより、厚さ100nmの犠牲層17Cを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 8B, on the
続いて、図9に示したように、多結晶シリコン層18Aおよび犠牲層17Cの表面を覆うように厚さ500nmのリンなどを含む多結晶シリコン層18Bを形成する。これ以降の工程は図6に示した工程と同様であるのでその説明を省略する。これにより、空隙13Cを備えた片持ち梁13(図3)が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 9, a
次に、この静電駆動素子10の作用について説明する。
Next, the operation of the
この静電駆動素子10では、片持ち梁13に対して支持部13Bを介して駆動電流Iが供給されると共に、片持ち梁13と駆動電極15との間に静電駆動電圧が印加される。これにより、片持ち梁13の梁部13Aが熱膨張して水平に延伸する。延びた梁部13Aは、方向変換部14に当接し、さらにその傾斜面14aにそって移動し、延伸方向が上方に変換される。そして、この梁部13Aの先端が駆動電極15に接近すると、梁部13Aは駆動電極15と梁部13Aとの間に発生した静電気力により駆動電極15側に引き付けられる。
In the
このように本実施の形態では、静電気力により駆動させる前に、片持ち梁13を、熱膨張を利用して機械的に駆動電極15に接近させるようにしたので、低電圧の静電駆動が可能となると共に、熱駆動のための駆動電流の供給も静電力が有効に作用したのちには遮断することが可能、すなわち、駆動中に電流を供給し続ける必要はなくなる。よって、全体として消費電力を低減させることができると共に、電子機器中への集積化が可能となる。
As described above, in the present embodiment, the
また、上記片持ち梁13に空隙13Cを設けることにより、駆動電流Iを厚み方向に2分割して発熱効率のバランスを調整することができ、より小さな駆動電流Iで梁部13Aを効率良く上方に反らせることができる。更に、例えばこの空隙13Cの下面を境として、梁部13Aを上下に分割し、下側梁部13A1の不純物ドープ量(すなわち、導電率)を上側梁部13A2よりも多くすることにより、下側梁部13A1の伸び率を大きくして梁部13Aをより効率的に制御することが可能になる。
Also, by providing the
(第2の実施の形態)
上記静電駆動素子は、具体的には、直流あるいは高周波等の信号回路の開閉を行うためのスイッチとして用いることができる。以下、図10を参照して、この静電駆動素子20について説明する。図11は第2基板12を第1基板11との対向面側から見た平面構造を表したものである。なお、上記実施の形態と同一構成部分については同一符号を付して以下説明する。
(Second Embodiment)
Specifically, the electrostatic drive element can be used as a switch for opening and closing a signal circuit such as a direct current or a high frequency. Hereinafter, the
この静電駆動素子20では、第1基板11と第2基板12とが対向配置されると共に、第1基板11の背面には接地膜11C、第2基板12の背面には接地膜12Cがそれぞれ設けられている。第1基板11は、絶縁膜11A上に一つの片持ち梁13(第1の片持ち梁)のみを設けたこと以外は上記実施の形態と同様である。一方、第2基板12の絶縁膜12A上には、第1配線21、第1電極22、入力配線23および出力配線24がそれぞれ設けられ、また、第1配線21には片持ち梁25(第2の片持ち梁)が一体化されている。第1電極22は片持ち梁25との間に静電気力を発生させるためのものであり、この第1電極22は第2配線26(図11)を通じて接地されている。
In the
接地膜12Cは、プレーナ型の高周波線路を用いる場合に接地するためのものであり、例えば、アルミニウム合金などから構成されている。このような接地膜12Cは基板12の両面に設けるようにしてもよい。なお、コ・プレーナ型の高周波線路を用いる場合はこの接地膜12Cは不要であるが、高周波線路である入力配線23および出力配線24の近傍には接地膜を設けることが好ましい。
The ground film 12C is for grounding when a planar type high-frequency line is used, and is made of, for example, an aluminum alloy. Such a
入力配線23および出力配線24は高周波信号を伝送するための信号回路を構成している。第1配線21,第1電極22,入力配線23および出力配線24,第2配線26は、例えば、アルミニウム合金、タングステン合金、銅合金あるいは金などの貴金属などにより構成されている。
The
片持ち梁25は、絶縁性の梁本体25Aを備えており、この梁本体25Aの第2基板12と対向する面に第2電極25Bおよび信号入力部25Cが設けられている。第2電極25Bは第1配線21と一体化して形成されるものである。信号入力部25Cは第2電極25Bと電気的に分離されると共に2つの接点25C1,25C2を有している。梁本体25Aの他方の第2電極25Bに対向する位置に金属膜25D、信号入力部25Cに対向する位置に金属膜25Eがそれぞれ形成されている。
The
また、片持ち梁25の第2基板12との対向面には保護膜25F、他方の面には保護膜25Gがそれぞれ設けられている。更に、片持ち梁25は、第2電極25Bと信号入力部25Cとの間に支点25H、第1配線21の上方に支点25Iがそれぞれ設けられ、これにより変形が容易となり、片持ち梁25が円滑に駆動されるようになっている。
Further, a
梁本体25Aは片持ち梁25の骨格をなすものであり、二酸化ケイ素などの絶縁性材料により構成されている。第2電極25Bは、第1電極22と共に片持ち梁25を静電気力により駆動するためのものであり、例えばアルミニウム合金、タングステン合金、銅合金あるいは金などの貴金属などにより形成されている。なお、第2電極25Bと第1電極22との間に静電駆動電圧を印加するための直流電源により本発明の第2駆動手段が構成されている。
The beam
信号入力部25Cは接点25C1,25C2を含み、入力配線23および出力配線24に同時に接触することにより両者を接続、すなわち信号回路を「閉」とし、信号入力部25Cが入力配線23および出力配線24から離れることにより信号回路を「開」とするものであり、第2電極25Bと同様の材料により構成されている。
The signal input section 25C includes contacts 25C1 and 25C2 and is connected to the
接点25C1,25C2は、第1電極22と第2電極25Bとの間に生じた静電気力によるプルイン現象、すなわち、静電気力によって第1電極22と第2電極25Bとの間隔が駆動電圧印加前の間隔の3分の2程度に縮まったときに急激に互いに引き付け合う現象が起きる前に入力配線23,出力配線24と接触するためのものである。これにより、片持ち梁25が受ける余計な負荷を軽減し、繰り返し動作に対する耐久性を向上させることができるようになっている。具体的には、例えば、第2電極25Bと第1電極22との間の間隔を1.2μm、接点25C1,25C2のそれぞれと入力配線23,出力配線24との間隔を0.5μmとすることにより、プルイン現象を抑制することができる。
The contacts 25C1 and 25C2 have a pull-in phenomenon caused by an electrostatic force generated between the
また、接点25C1,25C2、入力配線23および出力配線24が上述したアルミニウム合金などで構成されている場合には、高周波信号および直流(DC)の入出力が可能なオーミック型(DC接触型)静電駆動素子として機能するものであるが、接点25C1,25C2と入力配線23および出力配線24との間に絶縁体を介在させることにより、高周波信号のみ入出力可能なキャパシティブ型(容量型)の静電駆動素子としてもよい。
Further, when the contacts 25C1, 25C2, the
金属膜25D,25Eは梁本体25Aを補強するためのものであり、例えば第2電極25Bと同様の材料により形成されている。保護膜25Fは、第1電極22と第2電極25Bとを電気的に分離すると共に接触の際の摩擦などを軽減するためのものである。保護膜25Gは、熱膨張した片持ち梁13から受ける高熱および摩擦を軽減するためのものである。これら保護膜25F,25Gは、例えば、厚さが20nmであり、窒化ケイ素などの絶縁性材料により形成される。
The
次に、この静電駆動素子20の製造方法の一例について説明する。
Next, an example of a method for manufacturing the
なお、第1基板11の製造方法に関しては、上記実施の形態で説明したものと同様であるので、その説明を省略し、第2基板12の製造工程以降の製造方法について以下に説明する。
Since the manufacturing method of the
図4(A)に示した工程に続き、図12(A)に示したように、絶縁膜12A上の所定の位置に、例えば、減圧CVD法などを用いてアルミニウム合金、タングステン合金、銅合金あるいは金などの貴金属などを堆積させてパターニングすることにより、第1配線21、第1電極22、入力配線23、出力配線24および第2配線26(出力配線24,第2配線26は図示せず)を形成する。
Following the step shown in FIG. 4 (A), as shown in FIG. 12 (A), an aluminum alloy, tungsten alloy, copper alloy is formed at a predetermined position on the insulating
続いて、図12(B)に示したように、絶縁膜12A、第1配線21、第1電極22、入力配線23、出力配線24および第2配線26の表面に、例えば、スパッタ法、減圧CVD法を用いて、図示しないチタン(Ti)−タングステン(W)薄膜を成膜し、次いで、多結晶Si(PDAS;phosphorus doped amorphous silicon)を堆積させて犠牲層27を形成したのち、犠牲層27の上面をCMP法を用いて平坦化する。なお、Ti−W薄膜は、後述の犠牲層27を除去する工程において、第1配線21、第1電極22、入力配線23、出力配線24および第2配線26を保護するためのものであり、犠牲層27の除去後に取り除かれる。
Subsequently, as shown in FIG. 12B, on the surfaces of the insulating
続いて、図12(C)に示したように、犠牲層27上に、例えば減圧CVD法を用いて窒化ケイ素を堆積させたのちパターニングすることにより保護膜25Fを形成する。更に、パターニングすることにより、第1配線21と第2電極25Bとを接続するためのコンタクトホール28と、信号入力部形成予定部29とを形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 12C, a
続いて、図13(A)に示したように、第1配線21、保護膜25Fおよび犠牲層27の表面に、例えば、減圧CVD法を用いてアルミニウム合金あるいは金などの貴金属などを堆積させてパターニングすることにより第2電極25B、信号入力部25Cおよび支点25H,25Iを形成する。この場合も、アルミニウム合金などを堆積させる前に図示しないTi−W薄膜を成膜しておくことが好ましい。
Subsequently, as shown in FIG. 13A, a noble metal such as an aluminum alloy or gold is deposited on the surfaces of the
続いて、図13(B)に示したように、各構成部の構成材料を積層する工程とパターニングとを繰り返すことにより片持ち梁25を形成する。
Subsequently, as shown in FIG. 13B, the
続いて、図13(C)に示したように、例えば、XeF2 などを用いて犠牲層27を除去することにより片持ち梁25を備えた第2基板12が完成する。
Subsequently, as shown in FIG. 13C, the
最後に、スペーサ(図示せず)を間にして第1基板11と第2基板12とを貼り合わせたのち、基板11および基板12それぞれの背面に、蒸着法などを用いて、アルミニウム合金などを堆積させることにより、例えば、それぞれの厚さが0.8μmの接地膜11C,12Cを形成する。これにより、図10に示した静電駆動素子20が完成する。
Finally, after bonding the
次に、この静電駆動素子20の作用について説明する。
Next, the operation of the
まず、信号回路を「閉」とする場合には、熱駆動電源(第1駆動手段)および静電駆動電源(第2駆動手段)をオンとする。すると、駆動電流Iが供給されることにより片持ち梁13が熱膨張し、図10に二点鎖線で示したように、梁部13Aが水平方向に延伸し、方向変換部14により方向転換された後、上昇して片持ち梁25に当接する。そして、片持ち梁25が第1電極22側に接近すると、片持ち梁25と第1電極22との間に印加されたDC電圧による静電気力が有効に作用し片持ち梁25が第2基板12側に吸引される。その結果、接点25C1,25C2が一定の圧力をもって入力配線23と出力配線24との間を接続し、信号回路は「閉」となる。その後、熱駆動電源はオフとなり、延伸した片持ち梁13が元の状態に戻るが、静電気力により片持ち梁25は吸収されたままであり、信号回路は「閉」状態を維持する。
First, when the signal circuit is “closed”, the thermal drive power supply (first drive means) and the electrostatic drive power supply (second drive means) are turned on. Then, when the drive current I is supplied, the
次に、信号回路を「開」とする場合には、静電駆動電源をオフにする。これにより片持ち梁25自体の復元力により接点25C1,25C2が入力配線23および出力配線24から離れ、信号回路は「開」となる。
Next, when the signal circuit is set to “open”, the electrostatic drive power supply is turned off. As a result, the contacts 25C1 and 25C2 are separated from the
このように本実施の形態の静電駆動素子20では、片持ち梁13の熱膨張による機械的な力と、片持ち梁25に働く静電気力を併用して、信号回路の「閉」動作を行うと共に、片持ち梁25自体の復元力により信号回路の「開」動作を行わせるようにしたので、駆動電流の通電量、すなわち消費電力および駆動電圧を低く抑えることができ、電子機器中に集積化することが可能となる。
As described above, in the
次に、このような静電駆動素子を備えた電子機器の中で、特に、通信装置について説明する。この通信装置の具体例としては、携帯電話器、無線LAN機器、無線トランシーバ、テレビチューナまたはラジオチューナなどが挙げられる。 Next, among electronic devices including such an electrostatic drive element, a communication device will be described in particular. Specific examples of the communication device include a mobile phone, a wireless LAN device, a wireless transceiver, a TV tuner, a radio tuner, and the like.
図14は、その通信装置のブロック構成を表すものである。上記静電駆動素子は、例えば、送受信経路を切り替える送受信切換器101として搭載されている。更に、この通信装置は、例えば、送信系回路100Aと、受信系回路100Bと、高周波フィルタ102と、送受信用のアンテナ103とを備えている。
FIG. 14 shows a block configuration of the communication apparatus. The electrostatic drive element is mounted as, for example, a transmission /
送信系回路100Aは、Iチャンネルの送信データおよびQチャンネルの送信データに対応した2つのデジタル/アナログ変換器(DAC;Digital/Analogue Converter)111I,111Qおよび2つのバンドパスフィルタ112I,112Qと、変調器120および送信用PLL(Phase-Locked Loop )回路113と、電力増幅器114とを備えている。この変調器120は、上記した2つのバンドパスフィルタ112I,112Qに対応した2つのバッファアンプ121I,121Qおよび2つのミキサ122I,122Qと、移相器123と、加算器124と、バッファアンプ125とを含んで構成されている。
The
受信系回路100Bは、高周波部130、バンドパスフィルタ141およびチャンネル選択用PLL回路142と、中間周波回路150およびバンドパスフィルタ143と、復調器160および中間周波用PLL回路144と、Iチャンネルの受信データおよびQチャンネルの受信データに対応した2つのバンドパスフィルタ145I,145Qおよび2つのアナログ/デジタル変換器(ADC;Analogue/Digital Converter)146I,146Qとを備えている。高周波部130は、低ノイズアンプ131と、バッファアンプ132,134と、ミキサ133とを含んで構成されており、中間周波回路150は、バッファアンプ151,153と、自動ゲイン調整(AGC;Auto Gain Controller)回路152とを含んで構成されている。復調器160は、バッファアンプ161と、上記した2つのバンドパスフィルタ145I,145Qに対応した2つのミキサ162I,162Qおよび2つのバッファアンプ163I,163Qと、移相器164とを含んで構成されている。
The
この通信装置では、送信系回路100AにIチャンネルの送信データおよびQチャンネルの送信データが入力されると、それぞれの送信データを以下の手順で処理する。すなわち、まず、DAC111I、111Qにおいてアナログ信号に変換し、引き続きバンドパスフィルタ112I,112Qにおいて送信信号の帯域以外の信号成分を除去したのち、変調器120に供給する。続いて、変調器120において、バッファアンプ121I,121Qを介してミキサ122I,122Qに供給し、引き続き送信用PLL回路113から供給される送信周波数に対応した周波数信号を混合して変調したのち、両混合信号を加算器124において加算することにより1系統の送信信号とする。この際、ミキサ122Iに供給する周波数信号に関しては、移相器123において信号移相を90°シフトさせることにより、Iチャンネルの信号とQチャンネルの信号とが互いに直交変調されるようにする。最後に、バッファアンプ125を介して電力増幅器114に供給することにより、所定の送信電力となるように増幅する。この電力増幅器114において増幅された信号は、送受信切換器101および高周波フィルタ102を介してアンテナ103に供給されて無線送信される。高周波フィルタ102は、通信装置において送信または受信する信号のうちの周波数帯域以外の信号成分を除去するバンドパスフィルタとして機能する。
In this communication apparatus, when I-channel transmission data and Q-channel transmission data are input to the
送受信切換器101は、上記実施の形態の静電駆動素子により構成され、その機械的構造により信号損失を低減しつつ送受信の切り換えを可能とするものである。
The transmission /
一方、アンテナ103から高周波フィルタ102および送受信切換器101を介して受信系回路100Bに信号が受信されると、その信号を以下の手順で処理する。すなわち、まず、高周波部130において、受信信号を低ノイズアンプ131で増幅し、引き続きバンドパスフィルタ141で受信周波数帯域以外の信号成分を除去したのち、バッファアンプ132を介してミキサ133に供給する。続いて、チャンネル選択用PPL回路142から供給される周波数信号を混合し、所定の送信チャンネルの信号を中間周波信号とすることにより、バッファアンプ134を介して中間周波回路150に供給する。続いて、中間周波回路150において、バッファアンプ151を介してバンドパスフィルタ143に供給することにより中間周波信号の帯域以外の信号成分を除去し、引き続きAGC回路152でほぼ一定のゲイン信号としたのち、バッファアンプ153を介して復調器160に供給する。続いて、復調器160において、バッファアンプ161を介してミキサ162I,162Qに供給したのち、中間周波用PPL回路144から供給される周波数信号を混合し、Iチャンネルの信号成分とQチャンネルの信号成分とを復調する。この際、ミキサ162Iに供給する周波数信号に関しては、移相器164において信号移相を90°シフトさせることにより、互いに直交変調されたIチャンネルの信号成分とQチャンネルの信号成分とを復調する。最後に、Iチャンネルの信号およびQチャンネルの信号をそれぞれバンドパスフィルタ145I,145Qに供給することによりIチャンネルの信号およびQチャンネルの信号以外の信号成分を除去したのち、ADC146I,146Qに供給してデジタルデータとする。これにより、Iチャンネルの受信データおよびQチャンネルの受信データが得られる。
On the other hand, when a signal is received from the
このように通信装置によれば、上記実施の形態の静電駆動素子を搭載したので、上述した作用により、駆動電流の通電量、すなわち消費電力および駆動電圧を低く抑えることができ、よって、高い駆動電圧を用いることなく信号の入出力を行うことができる。 As described above, according to the communication device, since the electrostatic drive element according to the above-described embodiment is mounted, the amount of drive current, that is, power consumption and drive voltage can be suppressed to a low level by the above-described action. Signals can be input and output without using a driving voltage.
なお、図14に示した通信装置では、上記実施の形態において説明した静電駆動素子を送受信切換器101に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の信号切換器に適用してもよい。この場合においても、やはり同様の効果を得ることができる。
In the communication apparatus shown in FIG. 14, the case where the electrostatic drive element described in the above embodiment is applied to the transmission /
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、エネルギー変換素子、静電駆動素子および電子機器の具体的構成やそれらの製造方法に関する手順などは、上記実施の形態と同様の効果を得ることが可能な限りにおいて自由に変形可能である。 The present invention has been described with reference to the embodiment. However, the present invention is not limited to the above embodiment, and specific configurations of the energy conversion element, the electrostatic drive element, and the electronic device, and methods for manufacturing the same The procedure and the like can be freely modified as long as the same effects as those in the above embodiment can be obtained.
例えば、上記実施の形態では、エネルギー変換素子あるいは静電駆動素子の構成を第1基板および第2基板を互いに対向配置させるようにしたが、深堀エッチング技術を用いて1枚の基板のみで構成し、基板に対して平行方向に駆動するエネルギー変換素子および静電駆動素子としてもよい。 For example, in the above-described embodiment, the energy conversion element or the electrostatic drive element is configured such that the first substrate and the second substrate are arranged to face each other. An energy conversion element and an electrostatic drive element that are driven in a direction parallel to the substrate may be used.
また、上記実施の形態では、本発明の静電駆動素子を携帯電話機などの通信装置に代表される電子機器に適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、通信装置以外の他の電子機器に適用することも可能である。これらのいずれの場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。 Further, in the above embodiment, the case where the electrostatic driving element of the present invention is applied to an electronic device typified by a communication device such as a mobile phone has been described. It is also possible to apply to other electronic devices. In any of these cases, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
10,20…静電駆動素子、11…第1基板、11A…絶縁膜、11A1…シリコン熱酸化膜、11A2…窒化ケイ素膜、11C,12C…接地膜、12…第2基板、12A,15A…絶縁膜、13…片持ち梁(第1の片持ち梁)、 13a,14a,15a…傾斜面、13A…梁部、13A1…下側梁部、13A2…上側梁部、13A3…先端、13B…支持部、13B1…第1端子、13B2…第2端子、13C…空隙、14…方向変換部、14A,25F,25G…保護膜、15…駆動電極、16…絶縁層、17A〜17C,27…犠牲層、18,18A,18B…多結晶シリコン層、21…第1配線、22…第1電極、23…入力配線、24…出力配線、25…片持ち梁(第2の片持ち梁)、25A…梁本体、25B…第2電極、25C…信号入力部、25C1,25C2…接点、25D,25E…金属膜、25H,25I…支点、26…第2配線、28…コンタクトホール、29…信号入力部形成予定部、101…送受信切換器、102…高周波フィルタ、103…アンテナ
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記基板上の前記梁部に対向する位置に設けられ、前記梁部の先端の延伸方向を変更する方向変換部と、
前記片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と
を備えたことを特徴とするエネルギー変換素子。 A conductive cantilever that is provided on the substrate and includes a beam portion and a support portion that supports the beam portion, the beam portion being extendable by thermal expansion;
A direction changing portion that is provided at a position facing the beam portion on the substrate and changes the extending direction of the tip of the beam portion;
An energy conversion element comprising: first driving means for supplying a driving current to the cantilever.
前記基板上の前記梁部に対向する位置に設けられ、前記梁部の先端の延伸方向を変更する方向変換部と、
前記片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と、
前記梁部の先端に対向する位置に設けられた駆動電極と、
前記片持ち梁および駆動電極に電圧を印加し、前記方向変換された梁部を発生した静電気力によって前記駆動電極側に変位させる第2駆動手段と
を備えたことを特徴とする静電駆動素子。 A conductive first cantilever beam provided on the substrate and including a beam portion and a support portion supporting the beam portion, the beam portion being extendable by thermal expansion;
A direction changing portion that is provided at a position facing the beam portion on the substrate and changes the extending direction of the tip of the beam portion;
First driving means for supplying a driving current to the cantilever;
A drive electrode provided at a position facing the tip of the beam portion;
An electrostatic drive element comprising: second drive means for applying a voltage to the cantilever and the drive electrode and displacing the direction-changed beam portion toward the drive electrode by an electrostatic force generated. .
前記第1基板上に少なくとも前記片持ち梁および前記方向変換部を備えると共に、
前記第2基板に少なくとも前記駆動電極を備えた
ことを特徴とする請求項2記載の静電駆動素子。 The substrates are a first substrate and a second substrate disposed to face each other,
Including at least the cantilever and the direction changer on the first substrate;
The electrostatic drive element according to claim 2, wherein at least the drive electrode is provided on the second substrate.
ことを特徴とする請求項2記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 2, wherein after the electrostatic force acts on the cantilever and is displaced toward the drive electrode, the supply of the drive current by the first drive unit is interrupted.
ことを特徴とする請求項2記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 2, wherein the support portion of the cantilever is branched into two, and a drive current flows from one branch portion to the other branch portion through the beam portion.
ことを特徴とする請求項2記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 2, wherein a gap portion is provided at a position in the vicinity of the support portion of the beam portion, and the drive current is divided into two in the thickness direction in the gap portion.
ことを特徴とする請求項6記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 6, wherein the electric conductivity differs in the upper and lower directions in the thickness direction of the beam portion divided into two by the gap portion.
ことを特徴とする請求項2記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 2, wherein the cantilever beam and the direction changing portion have inclined surfaces on opposite surfaces.
前記第1基板上に設けられると共に、梁部およびこの梁部を支持する支持部を含み、前記梁部が熱膨張により延伸可能な導電性の第1の片持ち梁と、
前記第1基板上の前記梁部に対向する位置に設けられ、前記梁部の先端の延伸方向を前記第2基板側に変換させる方向変換部と、
前記片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と、
前記第2基板上に設けられた第1電極と、
前記第2基板上に設けられると共に前記第1電極に対向して第2電極を有し、前記方向変換された前記第1の片持ち梁の当接により、その先端が第2基板方向に変位可能な第2の片持ち梁と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加し、発生した静電気力により前記第2の片持ち梁を前記第2基板側に変位させる第2駆動手段と
を備えたことを特徴とする静電駆動素子。 An electrostatic drive element having a first substrate and a second substrate disposed opposite to each other,
A conductive first cantilever beam provided on the first substrate and including a beam portion and a support portion supporting the beam portion, the beam portion being extendable by thermal expansion;
A direction changing portion that is provided at a position facing the beam portion on the first substrate, and converts the extending direction of the tip of the beam portion to the second substrate side;
First driving means for supplying a driving current to the cantilever;
A first electrode provided on the second substrate;
The second electrode is provided on the second substrate and faces the first electrode, and the tip thereof is displaced in the second substrate direction by the contact of the first cantilever beam whose direction has been changed. A possible second cantilever beam;
And a second driving means for applying a voltage between the first electrode and the second electrode and displacing the second cantilever beam toward the second substrate by the generated electrostatic force. An electrostatic drive element.
ことを特徴とする請求項9記載の静電駆動素子。 An opening / closing part of a signal circuit is configured between the second substrate and the second cantilever, and the signal circuit is opened / closed by electrostatic driving of the second cantilever. Item 10. The electrostatic drive element according to Item 9.
ことを特徴とする請求項9記載の静電駆動素子。 The electrostatic drive element according to claim 9, wherein after the electrostatic force acts on the cantilever and is displaced toward the drive electrode, the supply of drive power by the first drive unit is interrupted.
前記静電駆動素子は、対向配置された第1基板および第2基板を備え、且つ、
前記第1基板上に設けられると共に、梁部およびこの梁部を支持する支持部を含み、前記梁部が熱膨張により延伸可能な導電性の第1の片持ち梁と、
前記第1基板上の前記梁部に対向する位置に設けられ、前記梁部の先端の延伸方向を前記第2基板側に変換させる方向変換部と、
前記片持ち梁に駆動電流を供給する第1駆動手段と、
前記第2基板上に設けられた第1電極と、
前記第2基板上に設けられると共に前記第1電極に対向して第2電極を有し、前記方向変換された第1の片持ち梁の当接により、その先端が第2基板方向に変位可能な第2の片持ち梁と、
前記第1電極と前記第2電極との間に電圧を印加し、発生した静電気力により前記第2の片持ち梁を前記第2基板側に変位させる第2駆動手段と
を備えたことを特徴とする電子機器。 An electronic device equipped with an electrostatic drive element,
The electrostatic driving element includes a first substrate and a second substrate disposed to face each other, and
A conductive first cantilever beam provided on the first substrate and including a beam portion and a support portion supporting the beam portion, the beam portion being extendable by thermal expansion;
A direction changing portion that is provided at a position facing the beam portion on the first substrate, and converts the extending direction of the tip of the beam portion to the second substrate side;
First driving means for supplying a driving current to the cantilever;
A first electrode provided on the second substrate;
The second electrode is provided on the second substrate and faces the first electrode, and the tip thereof can be displaced in the second substrate direction by the contact of the first cantilever beam whose direction has been changed. A second cantilever,
And a second driving means for applying a voltage between the first electrode and the second electrode and displacing the second cantilever beam toward the second substrate by the generated electrostatic force. Electronic equipment.
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