JP2006346830A - マイクロメカニカルデバイス、マイクロスイッチ、容量可変キャパシタ、高周波回路及び光学スイッチ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 圧電膜21と、圧電膜21を挟む下部電極22A、23A及び上部電極22B、23Bと、圧電膜21を支持するための支持膜25とを有し、基板11上に固定された第1の固定部12から第1の作用部に延在する第1の圧電駆動アクチュエータ10Aと、第1の圧電駆動アクチュエータ10Aの第1の作用部に設けられ、第1の圧電駆動アクチュエータ10Aとの接続部を固定部として、第2の作用部まで延在する第2の圧電駆動アクチュエータ10Bと、を備え、第2の圧電駆動アクチュエータ10Bは、第1の圧電駆動アクチュエータ10Aよりも短く形成されている構成とする。
【選択図】 図1
Description
本発明の第1の実施の形態に係るマイクロメカニカルデバイス10は、マイクロスイッチ等として用いられるものであり、図1に示すように、基板11に一端が固定された片持ち梁構造の主アクチュエータ(第1の圧電駆動アクチュエータ)10Aと、その作用端(第1の作用部)に設けられた副アクチュエータ(第2の圧電駆動アクチュエータ)10Bとを備えている。
マイクロメカニカルデバイス10の構成を具体的に説明する。
図1〜図3との対応部分に同一符号を付して示す図8〜図10は、マイクロメカニカルデバイス10の変形例を示し、主アクチュエータ10Aの作用端に設けられた副アクチュエータ10Bにおいて、片持ち梁構造の梁部41〜44が設けられている。この梁部41〜44においては、それぞれ第2の下部電極23Aと、圧電膜21と、第2の上部電極23Bと、支持膜25とが積層されており、支持点41A〜44Aを支点として、それぞれの先端が作用端41B〜44Bを構成している。梁部41〜44のそれぞれの長さは、図1に示したマイクロメカニカルデバイス10の場合と同様にして、主アクチュエータ10Aの長さに比べて格段に小さく形成されている。
なお、本実施の形態においては、マイクロメカニカルデバイス10をマイクロスイッチとして用いる場合について述べたが、これに限られるものではなく、例えば固定電極27の表面に誘電膜を皮膜して可動電極24と固定電極27とが接触しないように構成することで、容量可変キャパシタとして用いることもできる。
図1〜図3との対応部分に同一符号を付して示す図14及び図15は、第2の実施の形態に係るマイクロメカニカルデバイス50を示し、このマイクロメカニカルデバイス50においては、両持ち梁構造の主アクチュエータ50A(第1及び第3の圧電駆動アクチュエータ)と、その作用部(第1の作用部)である中央部に設けられた副アクチュエータ50B(第2の圧電駆動アクチュエータ)とを備えている。このマイクロメカニカルデバイス50は、基板11上に設けられた一対のアンカー12(第1及び第2の固定部)に支持された一対の主アクチュエータ50Aにおいて、それぞれアンカー12側と副アクチュエータ50B側とに分割されている。ここでは、一方の主アクチュエータ50Aのアンカー12側及び副アクチュエータ50B側を第1の領域及び第2の領域とし、他方の主アクチュエータ50Aのアンカー12側及び副アクチュエータ50B側を第3の領域及び第4の領域とする。
マイクロメカニカルデバイス50を容量可変キャパシタC1、C2として携帯電話システム等に組み込む例について図16及び図17を用いて説明する。
なお、本実施の形態においては、マイクロメカニカルデバイス50を容量可変キャパシタとして用いる場合について述べたが、これに限られるものではなく、例えば誘電膜57を設けず、可動電極24と固定電極27とが接触するようにして、マイクロスイッチとして用いることもできる。マイクロスイッチを使用して、高周波アンテナスイッチ回路や、複数のフィルタと組み合わせることにより、高周波フィルタバンクとして使用することが可能である。
図18は、第3の実施の形態に係るマイクロメカニカルデバイス200を示し、例えば、光学スイッチとして用いられる。このマイクロメカニカルデバイス200は、基板211の表面にアンカー212、213を介して片持ち支持された主アクチュエータ201、202(圧電駆動アクチュエータ)と、この主アクチュエータ201、202に対して接続部215、216によって接続されたミラー217とを備えている。
10A、50A 主アクチュエータ
10B、50B 副アクチュエータ
11、211 基板
12、212、213 アンカー
22A、23A、222 下部電極
22B、23B、223 上部電極
24 可動電極
27 固定電極
31〜34、41〜44、51〜54 梁部
21、221 圧電膜
57 誘電膜
101、130 周波数可変フィルター
141 電圧制御発振器
C1、C2 容量可変キャパシタ
217 ミラー
Claims (17)
- 圧電膜と、前記圧電膜を挟む下部電極及び上部電極とを有し、基板上に固定された第1の固定部から第1の作用部に延在する第1の圧電駆動アクチュエータと、
前記第1の圧電駆動アクチュエータの前記第1の作用部に設けられ、前記第1の圧電駆動アクチュエータとの接続部を固定部として、第2の作用部まで延在する第2の圧電駆動アクチュエータと、を備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータよりも短く形成されていることを特徴とするマイクロメカニカルデバイス。 - 前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記圧電膜、前記下部電極、前記上部電極により形成される前記第1の圧電駆動アクチュエータの一部により形成されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロメカニカルデバイス。
- 前記基板上に固定された第2の固定部から前記第1の作用部に延在する第3の圧電駆動アクチュエータを備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータと前記第3の圧電駆動アクチュエータとにより支持されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロメカニカルデバイス。 - 前記第1の圧電駆動アクチュエータは、
前記第1の固定部と前記第1の作用部との間において前記第1の固定部側及び前記第1の作用部側に分割される第1及び第2の領域を備え、
前記第1及び前記第2の領域では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が逆極性となることを特徴とする請求項1に記載のマイクロメカニカルデバイス。 - 前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記圧電膜、前記下部電極、前記上部電極により形成される前記第1の圧電駆動アクチュエータの一部により形成されると共に、第1及び第2の作用端を備え、
前記第1及び第2の作用端では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が、前記第2の領域と同じ極性となることを特徴とする請求項4に記載のマイクロメカニカルデバイス。 - 前記第1の圧電駆動アクチュエータは、
前記第1の固定部と前記第1の作用部との間において前記第1の固定部側及び前記第1の作用部側に分割される第1及び第2の領域を備え、
前記第3の圧電駆動アクチュエータは、
前記第2の固定部と前記第1の作用部との間において前記第2の固定部側及び前記第1の作用部側に分割される第3及び第4の領域を備え、
前記第1及び前記第2の領域では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が逆極性となり、前記第3及び第4の領域では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が逆極性となることを特徴とする請求項3に記載のマイクロメカニカルデバイス。 - 前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記圧電膜、前記下部電極、前記上部電極により形成される前記第1の圧電駆動アクチュエータの一部により形成されると共に、第1及び第2の作用端を備え、
前記第1及び第2の作用端では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が、前記第2の領域及び前記第4の領域と同じ極性となることを特徴とする請求項6に記載のマイクロメカニカルデバイス。 - 圧電膜と、前記圧電膜を挟む下部電極及び上部電極とを有し、基板上に固定された第1の固定部から第1の作用部に延在する第1の圧電駆動アクチュエータと、
前記第1の圧電駆動アクチュエータの前記第1の作用部に設けられ、前記第1の圧電駆動アクチュエータとの接続部を固定部として、第2の作用部まで延在する第2の圧電駆動アクチュエータと、
前記第1の作用部に設けられた可動電極と、
前記基板表面における、前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、を備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータよりも短く形成されていることを特徴とするマイクロスイッチ。 - 前記基板上に固定された第2の固定部から前記第1の作用部に延在する第3の圧電駆動アクチュエータを備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータと前記第3の圧電駆動アクチュエータとにより支持されていることを特徴とする請求項8に記載のマイクロスイッチ。 - 前記第1の圧電駆動アクチュエータは、
前記第1の固定部と前記第1の作用部との間において前記第1の固定部側及び前記第1の作用部側に分割される第1及び第2の領域を備え、
前記第1及び前記第2の領域では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が逆極性となることを特徴とする請求項8に記載のマイクロスイッチ。 - 前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記圧電膜、前記下部電極、前記上部電極により形成される前記第1の圧電駆動アクチュエータの一部により形成されると共に、第1及び第2の作用端を備え、
前記第1及び第2の作用端では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が、前記第2の領域と同じ極性となることを特徴とする請求項10に記載のマイクロスイッチ。 - 圧電膜と、前記圧電膜を挟む下部電極及び上部電極とを有し、基板上に固定された第1の固定部から第1の作用部に延在する第1の圧電駆動アクチュエータと、
前記第1の圧電駆動アクチュエータの前記第1の作用部に設けられ、前記第1の圧電駆動アクチュエータとの接続部を固定部として、第2の作用部まで延在する第2の圧電駆動アクチュエータと、
前記第1の作用部に設けられた可動電極と、
前記基板表面における、前記可動電極に対向する位置に設けられた固定電極と、
前記固定電極の表面に設けられた誘電膜と、を備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータよりも短く形成されていることを特徴とする容量可変キャパシタ。 - 前記基板上に固定された第2の固定部から前記第1の作用部に延在する第3の圧電駆動アクチュエータを備え、
前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記第1の圧電駆動アクチュエータと前記第3の圧電駆動アクチュエータとにより支持されていることを特徴とする請求項12に記載の容量可変キャパシタ。 - 前記第1の圧電駆動アクチュエータは、
前記第1の固定部と前記第1の作用部との間において前記第1の固定部側及び前記第1の作用部側に分割される第1及び第2の領域を備え、
前記第1及び前記第2の領域では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が逆極性となることを特徴とする請求項12に記載の容量可変キャパシタ。 - 前記第2の圧電駆動アクチュエータは、前記圧電膜、前記下部電極、前記上部電極により形成される前記第1の圧電駆動アクチュエータの一部により形成されると共に、第1及び第2の作用端を備え、
前記第1及び第2の作用端では、前記下部電極及び前記上部電極の極性が、前記第2の領域と同じ極性となることを特徴とする請求項14に記載の容量可変キャパシタ。 - 電圧制御発振器の制御電圧により容量を可変する請求項12に記載の容量可変キャパシタを備えることを特徴とする高周波回路。
- 圧電膜と、前記圧電膜を挟む下部電極及び上部電極とを有し、基板上に固定された固定部から第1の作用部に延在する圧電駆動アクチュエータと、
前記圧電駆動アクチュエータの一部に設けられた接続部を介して前記圧電駆動アクチュエータに接続されたミラーと、
前記接続部からの距離が、前記固定部と前記接続部と間の距離よりも小さな前記ミラーの一側縁部を第2の作用部とする第2のアクチュエータと、
を備えることを特徴とする光学スイッチ。
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