JP2009033709A - アクチュエータ及びその製造方法、並びにそれを用いたモジュール変位調整装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型電子機器に適用可能なアクチュエータが開示される
【解決手段】本アクチュエータは、変形可能なメンブレイン１００と、メンブレイン１００上に形成されキャビティを形成するウォール１１０と、キャビティ１３０の内部で、キャビティ１３０の中心を基準に一側のメンブレイン１００表面上に形成され、メンブレイン１００の変形状態に連動して移動するロッド１２０と、メンブレイン１００の下部に形成され、圧電駆動されてメンブレイン１００を変形させる変形部１４０と、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アクチュエータ及びその製造方法と、それを用いたモジュール変位調整装置に関し、より詳細には、変形可能なメンブレイン及びロッドを用いて機能モジュールの変位を変形（ａｃｔｕａｔｉｎｇ）させることができる、アクチュエータ及びその製造方法、並びにそれを用いたモジュール変位調整装置に関する。

電子技術の発達に伴い、携帯型電子機器の普及が拡大されている。これにより、携帯型電子機器で使用できる様々な機能が開発され、ユーザに注目されている。その中の一つが写真又は動画撮影機能である。写真または動画撮影機能は、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラだけではなく、携帯電話機、ＰＤＡなどのような様々な携帯型機器でも使用されている。

一方、写真又は動画の品質は様々な原因によって低下され得るが、その一つとして手振れを挙げることができる。特に、写真の場合、撮影時点に手振れがあると、写真が不鮮明に撮影される恐れがあるのでユーザは注意しなければならない。このような不便を解消するために手振れ補正機能が開発されて使われている。

手振れ補正は様々な方式がある。まず、ＣＣＤで撮像されたデータをソフトウェア的に補償する方式がある。その他、ハードウェア的には手振れに対応してレンズをシフトさせる方式、ＣＣＤをシフトさせる方式などがある。

しかし、レンズやＣＣＤをシフトさせるために使用する従来のシステムはその厚さやサイズが大きいため、カメラやビデオカメラ以外の携帯型機器では使用が困難であった。よって、携帯電話機やＰＤＡのような超小型機器で手振れ補正を行うことが困難である問題点があった。
特開２００６−１４７８４０号公報 特開２００４−２８９９８７号公報 特開平４−０８８８８８号公報 特開平５−２３１８１５号公報

本発明は上述した問題点を鑑みてなされたもので、本発明の目的は、変形可能なメンブレイン及びロッドを用いて機能モジュールを変形（ａｃｔｕａｔｉｎｇ）させることで超小型に具現することができる、アクチュエータ及びこれを用いるモジュール変位調整装置と、簡単な工程を介して前記アクチュエータを製造することができるアクチュエータの製造方法を提供することにある。

前述の目的を達成するための本発明の一実施形態に係るアクチュエータは、変形可能なメンブレインと、前記メンブレイン上に形成されキャビティを形成するウォール（ｗａｌｌ）と、前記キャビティの内部で、前記キャビティの中心を基準に一側のメンブレイン表面上に形成され、前記メンブレインの変形状態に連動して移動するロッド（ｒｏｄ）と、前記メンブレインの下部に形成され、圧電駆動されて前記メンブレインを変形させる変形部（ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｐａｒｔ）と、を含む。

この場合、前記変形部は、前記メンブレインの下部に順次積層された第１電極、圧電層、第２電極を含むことができる。

好ましくは、前記第１電極、圧電層、第２電極のうち少なくとも一つの面積は、前記メンブレインの下部において前記キャビティの形成位置に対応される領域の面積以下にすることができる。

また好ましくは、前記ウォールは前記メンブレイン上で複数個のキャビティを形成し、前記ロッドは前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成することができる。

この場合、前記複数個のキャビティは複数のブロックに区分され、前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態は各ブロック毎に異なるようにすることができる。

以上の実施形態において、前記ロッドの高さは、前記ウォールの高さ以上となることができる。

また好ましくは、本アクチュエータは、前記ロッド及び前記ウォールのそれぞれと前記メンブレインとの間に設けられた絶縁膜を更に含むことができる。

本発明の一実施形態に係るモジュール変位調整装置は、機能モジュールと、変形可能なメンブレイン上に形成されたキャビティの内部に位置し前記キャビティの中心を基準に一側に形成され、前記メンブレインの変形状態に連動するロッドを用いて、前記機能モジュールの変位を調整する変形モジュールとを含む。

この場合、前記変形モジュールは、前記メンブレインの下部に順次積層された第１電極、圧電層、第２電極を更に含むことができる。

一方、本モジュール変位調整装置は、前記第１電極及び第２電極に前記機能モジュールの変位を調整するための電源を供給する電源供給部を更に含むことができる。
好ましくは、前記第１電極、圧電層、第２電極のうち少なくとも一つの面積は、前記メンブレインの下部において前記キャビティの形成位置に対応する領域の面積以下になることができる。

より好ましくは、前記変形モジュールは、前記メンブレイン上で複数個のキャビティを形成するウォールを更に含むことができる。この場合、前記ロッドは前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成することができる。

一方、前記複数個のキャビティは複数のブロックに区分され、前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態は各ブロック毎に異なるようにすることができる。

また好ましくは、本モジュール変位調整装置は、前記機能モジュール及び前記変形モジュールとの間に磁気引力を提供し、前記機能モジュール及び前記変形モジュールが結合するようにするマグネット部と、前記磁気引力による結合面上に配置されたベアリング部と、を更に含むことができる。

また好ましくは、本モジュール変位調整装置は、前記機能モジュール及び前記変形モジュールとの間に張力を提供し、前記機能モジュール及び前記変形モジュールが結合するようにするバネ部と、前記機能モジュール及び前記変形モジュールのそれぞれと前記バネ部との間の連結領域に配置された第１ベアリング部と、前記張力による結合面上に配置された第２ベアリング部と、を更に含むことができる。

この場合、前記ロッドの高さは、前記ウォールの高さの以上になることができる。

一方、本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法は、（ａ）メンブレイン、前記メンブレイン上に形成されキャビティを形成するウォール、前記キャビティ内部で前記キャビティの中心を基準に一側のメンブレイン表面上に形成されるロッドを製造するステップと、（ｂ）前記メンブレインの下側表面に第１電極、圧電層、第２電極を順次積層するステップと、を含む。

好ましくは、前記（ａ）ステップは、複数の物質からなる多層ウェハの一表面において前記ウォール及び前記ロッドに対応する領域を除いた残りの部分をエッチングし、前記一表面に形成された前記キャビティ、前記ウォール、前記ロッドと、前記多層ウェハの他側物質からなるメンブレインを製造することができる。

また好ましくは、前記（ａ）ステップは、前記多層ウェハの一表面を１次エッチングして段差を形成し、前記段差の形成された一表面を２次エッチングして前記ロッドの高さが前記ウォールの高さ以上になるように前記キャビティ、前記ウォール、前記ロッドを形成することができる。

また、前記（ａ）ステップは、ウェハの一表面をエッチングして前記キャビティ、前記ウォール及び前記ロッドを製造するステップと、前記ウェハの他表面に前記メンブレインを形成するステップと、を含むこともできる。

一方、前記（ｂ）ステップは、前記メンブレインの下部に前記第１電極を形成するステップと、前記第１電極の下部において、前記キャビティに対応する領域に前記圧電層を形成するステップと、前記圧電層の下部に前記第２電極を形成するステップと、を含むことができる。

また、前記（ａ）ステップは、前記メンブレイン上において複数個のキャビティ及び前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成される複数個のロッドを形成することもできる。

この場合、前記（ａ）ステップは、前記メンブレイン上において複数のブロックに区分される複数個のキャビティを形成し、前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態を各ブロック毎に異なるように形成することができる。

本発明に係るアクチュエータ及びモジュール変位調整装置は、手振れなどのような微細な振動を補償することができる。これにより、振動によって影響を受ける様々な分野の電子機器において、光学手振れ防止機構（Ｏｐｔｉｃａｌ ｉｍａｇｅ ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）として使用することができる。特に、カメラ付き携帯、ＰＤＡのような超小型の電子機器で有効に使用することができる。

本発明によると、変形可能なメンブレイン及びロッドを用いて機能モジュールを適切な方向に変形させることにより、手振れによる影響を最小化できるアクチュエータを簡単な工程により超小型に具現することができる。特に、厚さの側面において最小化することができ、近年の電子機器のスリム化傾向に合わせて製品を製造することができるようになる。また、構造的には、一平面において２軸の方向に変形が可能であり、駆動電源の大きさ及びロッドの位置、形態などを適切に調節することにより変形（ａｃｔｕａｔｉｎｇ）速度を精密に制御することができるようになる。

以下、添付の図面に基づいて本発明の好適な実施形態を詳述する。

図１は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。同図に示すように、本アクチュエータは、メンブレイン（ｍｅｍｂｒａｎｅ）１００、ウォール（ｗａｌｌ）１１０、ロッド（ｒｏｄ）１２０、変形部（ａｃｔｕａｔｉｎｇ ｐａｒｔ）１４０を含む。

メンブレイン１００は、硬度が低くて撓みのような変形が可能な性質を有する層のことを意味する。メンブレイン１００はシリコンのような誘電物質から成ることができる。メンブレイン１００の上部にはウォール１１０が配置される。

ウォール１１０はメンブレイン１００上で所定形態のキャビティ１３０を形成する。

ロッド１２０はキャビティ１３０の内部に形成され、特に、キャビティ１３０の中心（Ｃ）を基準に一方へ所定距離離隔された位置に形成される。

一方、メンブレイン１００の下部面には変形部１４０が形成される。

変形部１４０は、第１電極１４１、圧電層１４２、及び第２電極１４３を含む。第１電極１４１及び第２電極１４３に一定の大きさの電位が印加されると、圧電層１４２は圧電現象を起こす。これにより、変形部１４０と接するメンブレイン１００の変形が誘導される。

一方、ロッド１２０はメンブレイン１００に接しているため、メンブレイン１００の変形に連動してシフトされる。すなわち、メンブレイン１００が上方向に撓むとロッド１２０も上方向に押し上げられ、メンブレイン１００が下方向に撓むとロッド１２０も下方向に引き下げられる。結果的に、ロッド１２０はメンブレイン１００の上下運動を楕円または円形形態の運動に転換させて力を伝達する機能を行なうことができる。すなわち、ロッド１２０がメンブレイン１００の中心から離れた位置にあるため、メンブレイン１００が上方向に撓む時はロッド１２０はメンブレイン１００の中心から離間する方向にシフトされ、メンブレイン１００が下方向に撓む時にはロッド１２０はメンブレイン１００の中心方向にシフトされる。この場合、ロッド１２０の上部にＣＣＤのように特定の機能を有する機能モジュールが位置していれば、ロッド１２０の上部と摩擦しロッド１２０のシフト方向に沿って一緒に移動される。すなわち、機能モジュールの変形がなされるようになる。

一方、機能モジュールとの摩擦が強くなるようにロッド１２０の高さｄ２はウォール１１０の高さｄ１と同様またはより大きく製造することができる。ｄ２が大きく設定されるほど、メンブレイン１００の変形に対するロッド１２０のシフト幅は大きくなる。この点を考慮し、アクチュエータの設計目的を考えて、ロッド１２０の高さを適切に調節することができる。即ち、手振れ程度が激しい装置に適用するアクチュエータの場合、ロッド１２０の高さはｄ１より非常に大きい値に設定し、手振れ程度がそれほど大きくない装置に適用するアクチュエータの場合、ロッド１２０の高さをｄ１と同等の値に設定することができる。一方、ウォール１１０の高さｄ１はメンブレイン１００の厚さより大きく設定することにより、メンブレイン１００が変形される時にウォール１１０が一緒に変形されることを防止することもできる。

図１において、第２電極１４３はキャビティ１３０の大きさに対応する形態に形成されていることを示しているが、第２電極１４３以外に圧電層１４２及び第１電極１４１もキャビティ１３０の大きさに対応する大きさ及び位置に形成することもできる。即ち、変形部１４０の面積を、キャビティ１３０の面積と同一又はそれ以下になるように形成することができる。これにより、メンブレイン１００の下部全面に変形部１４０が形成された時と比べ、同一の電位下で変形程度が更に大きくできる。

一方、図１において、メンブレイン１００の上部表面には絶縁膜を更に形成することができる。即ち、メンブレイン１００、ウォール１１０、ロッド１２０は、ＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハ上で一側のシリコンをエッチングする方式により一括製造することができる。この場合、ＳＯＩウェハ内部の絶縁膜はエッチングの過程でエッチング防止膜として作用し、キャビティ１３０の底面に露出され得る。また、エッチング過程で残存するシリコン物質がウォール１１０及びロッド１２０を成す。このような方式でメンブレイン１００、ウォール１１０、及びロッド１２０が製造される場合にはメンブレイン１００の上部表面に絶縁膜を更に形成することができる。これに対する具体的な説明は後述することにする。

図２は、図１のアクチュエータが駆動電源の変化に応じて変形する過程を説明するための模式図である、図２において、第１及び第２電極１４１、１４３には、メンブレイン１００及び圧電層１４２の共振周波数に対応する周期を有するサイン波が駆動電源（Ｖｏｌｔａｇｅ）として印加される。この場合、駆動電源により＋電位が印加される間にはキャビティ１３０内部のメンブレイン１００は上側に撓む。これにより、ロッド１２０は中心（Ｃ）を基準に離間する方向、すなわちＸ１方向にシフトされる。一方、−電位が印加される間にはキャビティ１３０内部のメンブレイン１００は下側に撓み、これによりロッド１２０は中心（Ｃ）に向かう方向、即ちＸ２方向にシフトされる。

一方、図１のアクチュエータにおいてキャビティ１３０は複数個にすることができ、ロッド１２０も複数個に具現し各キャビティ１３０に一つずつ配置することができる。

図３は、複数個のキャビティ１３０を有するアクチュエータの構成を説明するための模式図である。同図によると、本アクチュエータは複数のキャビティ１３０を含む。各キャビティは複数のブロックに区分することができる。図３の場合、複数のキャビティ１３０はライン形態の複数のブロックに区分されている。

この場合、複数のブロックのそれぞれに該当するキャビティ内部におけるロッド形成位置またはロッド形態は、各ブロック毎に異なるように製造することができる。即ち、各キャビティ１３０内部に形成されたロッド１２０はそのロッド１２０が属するキャビティ１３０の位置に応じて互いに異なる位置に形成されるか、また互いに異なる形態に形成することができる。

図３を参照して具体的に説明すると、各キャビティ１３０は奇数ライン及び偶数ラインに整列することができる。このうち、奇数ラインに属するロッド１２０はＹ軸方向に沿って長い棒状に形成することができ、偶数ラインに属するロッド１２０はＸ軸方向に沿って長い棒状に形成することができる。この場合、奇数ラインに属するロッド１２０はＸ軸方向に変形させようとする場合に利用し、偶数ラインに属するロッド１２０はＹ軸方向に変形させようとする場合に利用することができる。即ち、ロッド１２０の形態を各キャビティ１３０の位置に応じて異なるように製造することで、上側に配置される機能モジュールと摩擦する面を更に増大させることができ、変形が容易になされるようにできる。

一方、奇数ラインのうち最上位ライン（奇数ライン１）に属するロッド１２０と３番目ライン（奇数ライン２）に属するロッド１２０の配置方向は、各キャビティ１３０の中心を通るＹ軸方向の中心線を基準に互いに反対方向に設計することができる。同様に、偶数ライン１、２に属するロッド１２０も各キャビティ１３０の中心を通るＸ軸方向の中心線を基準に互いに異なる方向に配置することができる。これにより、一つの平面上で機能モジュールを多様な方向、即ち２軸方向に変形させることができる。

図３において、各キャビティ１３０は全部四角形に製造されているが、場合によって、円形、角がラウンド処理された四角形など、様々な形態に製造することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、２つのキャビティ１３０−１、１３０−２を基準にアクチュエータの前面及び後面を示す模式図である。図４Ａによると、左側のキャビティ１３０−１内に配置されたロッド１２０−１は、キャビティ中心、即ちＸ軸及びＹ１軸の交点を基準に右側に配置される。一方、右側のキャビティ１３０−２内に配置されたロッド１２０−２は、キャビティ中心、即ちＸ軸及びＹ２軸の交点を基準に下側に配置される。これにより、左側のキャビティ１３０−１はロッド１２０−１と摩擦される機能モジュールをＸ軸に沿って変形させる時に使用され、右側のキャビティ１３０−２はロッド１２０−２と摩擦される機能モジュールをＹ軸に沿って変形させる時に使用される。

一方、図４Ｂはアクチュエータの後面を示す。図４Ｂによると、各キャビティ１３０−１、１３０−２の形成位置に対応される下部面に第２電極１４３−１、１４３−２が形成される。第２電極１４３−１、１４３−２の面積はキャビティ１３０−１、１３０−２の面積より小面積または同面積に形成することができる。

図５は、複数個のキャビティに電源を供給するための電源供給回線を示す模式図である。同図によると、一連のキャビティに対応される第１電極及び第２電極１４１、１４３にそれぞれ電源１、２（信号１、２）が印加され、各キャビティ１３０内部のロッド１２０を一括的に制御するようになる。

図６は、図５のように電源が供給される場合、電源の大きさの変化に応じたロッドの変位過程を説明するための模式図である。図６の（ａ）は、信号１及び信号２が逆位相を有し、信号２が１/４周期分遅れている場合（電源１）のロッド変位状態を示す。この場合、ロッド１２０は右側または左側にシフトされるが、特に、右側より左側に更に大きくシフトされていることが分る。

図６の（ｂ）は、信号１及び信号２が逆位相を有するサイン波形で入力される場合電源２）のロッド変位状態を示す。この場合、ロッド１２０は左右方向に同一距離だけシフトされる。

図６の（ｃ）は、信号１及び信号２が逆位相を有する全波整流波形で入力される場合（電源３）のロッド変位状態を示す。この場合、ロッド１２０は信号１及び信号２の差が最大となる度に右側に最大シフトされ、信号１及び信号２が同一の値の時は垂直状態を維持する。

図６のロッド変位状態を参考とし、信号１及び信号２の大きさを適切に制御することで、変形を更に精密に制御することができる。

図７Ａないし図７Ｄは、本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明するための断面図である。

最初に、図７Ａに示すように、複数の層２１１、２１２、２１３から成る多層ウェハを用意する。この場合、多層ウェハはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｏｎ Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）ウェハであることができる。具体的には、第１絶縁層２１１、絶縁膜２１２、第２絶縁層２１３から構成されるＳＯＩウェハを使用することができる。

次に、図７Ｂに示すように、ＳＯＩ基板の一側面を成す第２絶縁層２１３上に段差を形成し、上部面及び下部面２１３ａ、２１３ｂに区分されるようにする。この場合、段差の高さは後述するステップにおいて製造されるウォール２２０の高さとロッド２３０の高さとの差と同一であるので、これを考慮して段差の高さを適宜設定することが好ましい。

即ち、図７Ｃに示すように、段差が形成された一側面をエッチングしてキャビティ２４０を形成する。この場合、絶縁膜２１２部分はエッチング停止層（ｅｔｃｈｉｎｇ ｓｔｏｐ ｌａｙｅｒ）として作用し、キャビティ２４０が適切な深さで形成されるようにする。これにより、エッチングされていない下部面２１３ｂの領域はウォール２２０を形成し、エッチングされていない上部面２１３ａの領域はロッド２３０を形成する。この場合、多層ウェハの他側面に位置する第１絶縁層２１１はメンブレインの役割を果たす。ロッド２３０はキャビティ２４０の中心から一定の距離だけ離隔された位置に形成される。

次に、図７Ｄに示すように、多層ウェハの第１絶縁層２１１下部に第１電極２５１、圧電層２５２、第２電極２５３を順次積層し、変形部を形成する。

図７Ａないし図７ＤにおいてはＳＯＩウェハを利用してアクチュエータを製造する方法を説明したが、一般ウェハを利用してアクチュエータを製造することもできる。すなわち、一般ウェハの一表面に段差を形成し、他表面にメンブレインの役割をする物質層を積層する。この状態で段差が形成された表面をエッチングしてキャビティ、ウォール、ロッドを一括製造した後、メンブレインの下部に第１電極、圧電層、第２電極を順次積層してアクチュエータを製造することもできる。

また、図７Ａないし図７Ｄにおいては第１電極、圧電層、第２電極を積層する過程まで示したが、その他、ソーイング（ｓａｗｉｎｇ）、焼結（ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ）、ポーリング（ｐｏｌｌｉｎｇ）、相互接続（ｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ）工程を更に行い、所望する機能モジュールに適した形態及びサイズのアクチュエータを製造することができる。

図８は、本発明の一実施形態に係るモジュール変位調整装置の構成を示す模式図である。同図によると、本モジュール変位調整装置は、機能モジュール３００及び変形モジュール４００を含む。

機能モジュール３００とは、独立の機能を行なう一つの独立的なチップまたはモジュールのことを意味する。具体的には、たとえば、ＣＣＤである。

変形モジュール４００は機能モジュール３００を適切に変形させ、その変位を調整する機能を行なう。変形モジュール４００は、たとえば、図１のアクチュエータで具現である。

図９は、図８のモジュール変位調整装置の構成を示す断面図である。同図によると、機能モジュール３００は、ＣＣＤ３１０、ＰＣＢ３２０、摩擦部材層３３０を含む。

ＣＣＤ３１０は特定機能、即ち、被写体のイメージを撮像してデータを出力する機能を行なうモジュールであり、ＰＣＢ３２０はＣＣＤ３１０を支持しＣＣＤ３１０の入出力を伝達する役割をするボードである。摩擦部材層３３０は、ロッド４２０との摩擦力を増大させるための材質の摩擦部材から成る層である。一方、機能モジュール３００は、当該技術分野で一般的に呼ばれるように、ロータ（Ｒｏｔｏｒ）として呼ばれることもできる。

変形モジュール４００は、ウォール４１０、ロッド４２０、絶縁膜４４０、メンブレイン４５０、変形部４６０を含む。変形部４６０は、第１電極４６１、圧電層４６２、第２電極４６３を含む。

変形モジュール４００は、図１ないし図７において説明したアクチュエータの構成をそのまま利用することができる。

ロッド４２０はキャビティ４３０内でキャビティ４３０の中心から一定の距離だけ離隔された位置に製造され、キャビティ４３０の底面に該当する絶縁膜４４０及びメンブレイン４５０の変形状態に連動して位置移動する。

すなわち、電源供給部８００から第１電極４６１及び第２電極４６３に駆動電源が印加されると、圧電層４６２は圧電現象を発生させ、これによりメンブレイン４５０が上側又は下側に撓むようになり、これによってロッド４２０の位置もともに移動される。

この時、ロッド４２０の上部表面のうちの一部は機能モジュール３００の摩擦部材層３３０と接触し、その移動方向に押すことで、機能モジュール３００の変位を調整することになる。

一方、電源供給部８００は手振れのような微細な振動を補償するための駆動電源を供給することができる。すなわち、本モジュール変位調整装置がカメラ機能を備えた各種の電子機器に適用される場合、モーションセンサなどを用いて手振れがあるか否かを検知することができる。これによって手振れが検知されると、電源供給部８００はその検知された結果値、すなわち手振れの強度に対応される周波数を有する駆動電源を変形モジュール４００に提供し、機能モジュール３００を適切に変形させることで手振れの影響が最小化するようにする。

図９に示すように、ロッド４２０によって機能モジュール３００の変位が調整されるためには、機能モジュール３００及び変形モジュール４００との間である程度の引力が作用するように設計することが好ましい。

図１０及び図１１は、本モジュール変位調整装置において、機能モジュール３００に対して摩擦力を容易に伝達するための追加構成を示す。

図１０によると、機能モジュール３００及び変形モジュール４００はマグネット部３０１、３０２、４０１、４０２によって互いに結合される。即ち、機能モジュール３００側に設けられた磁石３０１、３０２と、変形モジュール４００側に設けられた金属４０１、４０２によって、両モジュール３００、４００の間には磁気引力が作用する。これにより、両モジュール３００、４００は一定の力で互いに結合されるため、変形モジュール４００のロッド４２０が機能モジュール３００と更に強く摩擦することができるようになる。

一方、両モジュール３００、４００間の結合面にはベアリング部５１０ａ、５１０ｂを更に含むことができる。ベアリング部５１０ａ、５１０ｂは機能モジュール３００が変形モジュール４００との結合面上で更に容易に摺動できるようにすることで、機能モジュール３００の変形作業が容易になされるようにする。

図１１は、機能モジュール３００及び変形モジュール４００がバネ部６００ａ、６００ｂによって互いに連結された状態を示す。これにより、バネ部６００ａ、６００ｂの弾性復元力に該当する張力が両モジュール３００、４００に作用し、結合される。

一方、バネ部６００ａ、６００ｂと各モジュール３００、４００との間の連結部分には第１ベアリング部７１０ａ、７１０ｂが形成され、両モジュール３００、４００間の結合面には第２ベアリング部７２０ａ、７２０ｂが形成される。第１及び第２ベアリング部７１０ａ、７１０ｂ、７２０ａ、７２０ｂも機能モジュール３００の変形作業が円滑になされるようにする構成である。

一方、図１０及び図１１に示されたマグネット部、ベアリング部、バネ部、第１及び第２ベアリング部などの個数、形態、形成位置などは実施形態に応じて多様に変更することができる。

以上、本発明の好適な実施形態を図示及び説明してきたが、本発明の技術的範囲は前述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に基づいて定められ、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から外れることなく当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者であれば誰もが多様な変形実施が可能であることは勿論のことであり、該変更した技術は特許請求の範囲に記載された発明の技術的範囲に属するものである。

本発明の一実施形態に係るアクチュエータの構成を示す断面図である。 図１のアクチュエータが駆動電源によって変形される状態を説明するための模式図である。 複数個のキャビティを含むアクチュエータの構成を示す模式図である。 アクチュエータの一部分の上面及び下面の構成を説明するための模式図である。 アクチュエータの一部分の上面及び下面の構成を説明するための模式図である。 複数個のキャビティを含むアクチュエータにおいて各キャビティに電源を供給する連結構造を示す模式図である。 駆動電源の変化によるロッド変位調整状態を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係るアクチュエータの製造方法を説明するための断面図である。 本発明の一実施形態に係るモジュール変位調整装置の構成を示す模式図である。 図８のモジュール変位調整装置の断面を示す断面図である。 モジュール変位調整装置において機能モジュールに対する摩擦力の伝達を容易にするための構成の一例を示す模式図である。 モジュール変位調整装置において機能モジュールに対する摩擦力の伝達を容易にするための構成の一例を示す模式図である。

符号の説明

１００ メンブレイン、
１１０ ウォール、
１２０ ロッド、
１３０ キャビティ、
１４０ 変形部、
１４１ 第１電極、
１４２ 圧電層、
１４３ 第２電極、
３００ 機能モジュール、
４００ 変形モジュール、
８００ 電源供給部。

Claims (23)

1. 変形可能なメンブレインと、
   前記メンブレイン上に形成されキャビティを形成するウォールと、
   前記キャビティの内部で、前記キャビティの中心を基準に一側のメンブレイン表面上に形成され、前記メンブレインの変形状態に連動して移動するロッドと、
   前記メンブレインの下部に形成され、圧電駆動されて前記メンブレインを変形させる変形部と、
   を含むアクチュエータ。
2. 前記変形部は、
   前記メンブレインの下部に順次積層された第１電極、圧電層、第２電極を含むことを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
3. 前記第１電極、圧電層、第２電極のうち少なくとも一つの面積は、
   前記メンブレインの下部において前記キャビティの形成位置に対応される領域の面積以下であることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 前記ウォールは前記メンブレイン上で複数個のキャビティを形成し、
   前記ロッドは前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のうちいずれか一項に記載のアクチュエータ。
5. 前記複数個のキャビティは複数のブロックに区分され、
   前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態は各ブロック毎に異なることを特徴とする請求項４に記載のアクチュエータ。
6. 前記ロッドの高さは、前記ウォールの高さ以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のアクチュエータ。
7. 前記ロッド及び前記ウォールのそれぞれと前記メンブレインとの間に設けられた絶縁膜を更に含むことを特徴とする請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のアクチュエータ。
8. 機能モジュールと、
   変形可能なメンブレイン上に形成されたキャビティの内部に位置し前記キャビティの中心を基準に一側に形成され、前記メンブレインの変形状態に連動するロッドを用いて、前記機能モジュールの変位を調整する変形モジュールを含むモジュール変位調整装置。
9. 前記変形モジュールは、
   前記メンブレインの下部に順次積層された第１電極、圧電層、第２電極を更に含むことを特徴とする請求項８に記載のモジュール変位調整装置。
10. 前記第１電極及び第２電極に前記機能モジュールの変位を調整するための電源を供給する電源供給部を更に含むことを特徴とする請求項９に記載のモジュール変位調整装置。
11. 前記第１電極、圧電層、第２電極のうち少なくとも一つの面積は、
    前記メンブレインの下部において前記キャビティの形成位置に対応する領域の面積以下であることを特徴とする請求項９に記載のモジュール変位調整装置。
12. 前記変形モジュールは、
    前記メンブレイン上で複数個のキャビティを形成するウォールを更に含み、
    前記ロッドは前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成されることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のうちいずれか一項に記載のモジュール変位調整装置。
13. 前記複数個のキャビティは複数のブロックに区分され、
    前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態は各ブロック毎に異なることを特徴とする請求項１２に記載のモジュール変位調整装置。
14. 前記機能モジュール及び前記変形モジュールとの間に磁気引力を提供し、前記機能モジュール及び前記変形モジュールが結合するようにするマグネット部と、
    前記磁気引力による結合面上に配置されたベアリング部と、
    を更に含むことを特徴とする請求項８ないし請求項１３のうちいずれか一項に記載のモジュール変位調整装置。
15. 前記機能モジュール及び前記変形モジュールとの間に張力を提供し、前記機能モジュール及び前記変形モジュールが結合するようにするバネ部と、
    前記機能モジュール及び前記変形モジュールのそれぞれと前記バネ部との間の連結領域に配置された第１ベアリング部と、
    前記張力による結合面上に配置された第２ベアリング部と、
    を更に含むことを特徴とする請求項８ないし請求項１３のうちいずれか一項に記載のモジュール変位調整装置。
16. 前記ロッドの高さは、前記ウォールの高さの以上であることを特徴とする請求項８ないし請求項１５のうちいずれか１項に記載のモジュール変位調整装置。
17. （ａ）メンブレイン、前記メンブレイン上に形成されキャビティを形成するウォール、前記キャビティ内部で前記キャビティの中心を基準に一側のメンブレイン表面上に形成されるロッドを製造するステップと、
    （ｂ）前記メンブレインの下側表面に第１電極、圧電層、第２電極を順次積層するステップと、
    を含むアクチュエータの製造方法。
18. 前記（ａ）ステップは、
    複数の物質からなる多層ウェハの一表面において前記ウォール及び前記ロッドに対応する領域を除いた残りの部分をエッチングし、前記一側面に形成された前記キャビティ、前記ウォール、前記ロッドと、前記多層ウェハの他表面からなるメンブレインを製造することを特徴とする請求項１７に記載のアクチュエータの製造方法。
19. 前記（ａ）ステップは、
    前記多層ウェハの一表面を１次エッチングして段差を形成し、前記段差の形成された一表面を２次エッチングして前記ロッドの高さが前記ウォールの高さの以上になるように前記キャビティ、前記ウォール、前記ロッドを形成することを特徴とする請求項１８に記載のアクチュエータの製造方法。
20. 前記（ａ）ステップは、
    ウェハの一表面をエッチングして前記キャビティ、前記ウォール及び前記ロッドを製造するステップと、
    前記ウェハの他表面に前記メンブレインを形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１７に記載のアクチュエータの製造方法。
21. 前記（ｂ）ステップは、
    前記メンブレインの下部に前記第１電極を形成するステップと、
    前記第１電極の下部において、前記キャビティに対応する領域に前記圧電層を形成するステップと、
    前記圧電層の下部に前記第２電極を形成するステップと、
    を含むことを特徴とする請求項１７ないし請求項２０のうちいずれか一項に記載のアクチュエータの製造方法。
22. 前記（ａ）ステップは、
    前記メンブレイン上において複数個のキャビティ及び前記複数個のキャビティそれぞれの内部に形成される複数個のロッドを形成することを特徴とする請求項１７ないし請求項２１のうちいずれか一項に記載のアクチュエータの製造方法。
23. 前記（ａ）ステップは、
    前記メンブレイン上において複数のブロックに区分される複数個のキャビティを形成し、前記キャビティ内部におけるロッド形成位置又はロッド形態を各ブロック毎に異なるように形成することを特徴とする請求項２２に記載のアクチュエータの製造方法。