JP2011024278A - Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element - Google Patents
Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011024278A JP2011024278A JP2009164379A JP2009164379A JP2011024278A JP 2011024278 A JP2011024278 A JP 2011024278A JP 2009164379 A JP2009164379 A JP 2009164379A JP 2009164379 A JP2009164379 A JP 2009164379A JP 2011024278 A JP2011024278 A JP 2011024278A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- layer
- power generation
- spring
- generation element
- 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
Links
Images
Abstract
Description
この発明は、振動を電気信号に変換する振動発電素子の製造方法および振動発電素子に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a vibration power generation element that converts vibration into an electric signal, and the vibration power generation element.
従来、エレクトレット素子を用いて振動を電気信号に変換して発電する振動発電素子が、特許文献1や非特許文献1に示すように、各種研究、公開されている。
Conventionally, as shown in
このような従来のエレクトレット素子を用いた振動発電素子は、次に示すような工程で製造される。図20は、従来の振動発電素子の製造フローを示す図である。 Such a vibration power generation element using the conventional electret element is manufactured by the following process. FIG. 20 is a diagram showing a manufacturing flow of a conventional vibration power generation element.
まず、図20(A)に示すように、所定面積からなるSi基板101の一方主面上に、平面視して長方形の電極102をNiやAuを用いて配列形成する。さらに、電極102の表面にエレクトレット材料を形成する。
First, as shown in FIG. 20A, on the one main surface of a
次に、図20(B)に示すように、Si基板101に対して、後にバネ材料を充填するための凹部103を形成する。この際、凹部103は、Si基板101を、RIE方式を用いてディープエッチングすることにより形成される。
Next, as shown in FIG. 20B, a
次に、図20(C)に示すように、凹部103にバネ材料であるパレリン104を蒸着法を用いて充填する。
Next, as shown in FIG. 20C, the
次に、図20(D)に示すように、Si基板101の電極102が形成された中央部の所定領域と周辺部とを残し、パレリン104が露出するように、Si基板101を再度ディープエッチングする。これにより、開口部105が形成され、当該開口部105にパレリン104によるバネが形成される。
Next, as shown in FIG. 20D, the
次に、図20(E)に示すように、電極102のエレクトリック材料に対してコロナ放電等で、電荷をチャージする。以上の工程により振動層11が形成される。
Next, as shown in FIG. 20E, electric charge is applied to the electric material of the
次に、図20(F)に示すように、別途形成したベース層12と振動層11とを、それぞれの層に形成した電極同士が対向し、所定距離離間するように、側壁部材13により貼り付ける。以上の工程により、エレクトレットを用いた振動発電素子が形成される。
Next, as shown in FIG. 20F, the
しかしながら、従来の発電素子の製造方法では、Si基板を、まずパレリン充填用の凹部を形成するためにRIE法等を用いてディープエッチングした上に、さらに、充填したパレリンを露出させるために再度ディープエッチングしなければならない。このようなSi基板のディープエッチングは、非常に高価な装置を必要とし、高コストな製造工程になってしまう。さらに、パレリンを蒸着する工程も同様に、高コストな製造工程である。このため、従来の製造方法で製造した発電素子は、必然的に高価なものとなる。 However, in the conventional method for producing a power generating element, the Si substrate is first deep-etched using the RIE method or the like in order to form a recess for filling the parylene, and then deepened again to expose the filled parylene. Must be etched. Such deep etching of the Si substrate requires a very expensive apparatus, and is an expensive manufacturing process. Furthermore, the process of depositing parelin is also a high-cost manufacturing process. For this reason, the power generating element manufactured by the conventional manufacturing method is inevitably expensive.
したがって、本発明の目的は、高価な製造工程を用いることなく、従来の発電素子と略同じ発電性能が得られる振動発電素子の製造方法、および当該製造方法で製造される振動発電素子を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a vibration power generation element that can obtain substantially the same power generation performance as a conventional power generation element without using an expensive manufacturing process, and a vibration power generation element manufactured by the manufacturing method. There is.
この発明は、振動電極が形成された振動層と固定電極が形成されたベース層とを備える振動発電素子の製造方法に関するものである。この振動発電素子の製造方法では、絶縁性基板表面に振動電極を形成して振動部を形成する工程と、バネ材料層に振動部を配設して振動層を形成する工程と、絶縁性基板表面に固定電極を形成してベース層を形成する工程と、振動層とベース層とを振動電極と固定電極とが対向するように貼り合わせる工程と、を有する。 The present invention relates to a method for manufacturing a vibration power generation element including a vibration layer in which a vibration electrode is formed and a base layer in which a fixed electrode is formed. In this method of manufacturing a vibration power generation element, a step of forming a vibration part by forming a vibration electrode on the surface of the insulating substrate, a step of forming a vibration layer by disposing the vibration part on the spring material layer, and an insulating substrate Forming a base layer by forming a fixed electrode on the surface; and bonding the vibration layer and the base layer so that the vibration electrode and the fixed electrode face each other.
この製造方法では、振動部を形成する絶縁性基板をディープエッチングすることなく、エッチングが容易なバネ材料層を加工することで、振動層のバネ性が得られる。これにより、高価な絶縁性基板をディープエッチングする装置を必要とせず、比較的安価で汎用の装置で振動発電素子を製造することができる。 In this manufacturing method, the spring property of the vibration layer can be obtained by processing a spring material layer that can be easily etched without deep etching the insulating substrate forming the vibration part. Accordingly, a vibration power generation element can be manufactured with a relatively inexpensive and general-purpose apparatus without requiring an apparatus for deep etching an expensive insulating substrate.
また、この発明の振動発電素子の製造方法における振動層を形成する工程は、振動部が接着される中央島部と、固定設置される枠体部と、該中央島部と枠体部とを繋ぐバネ部とからなるバネ材料層を形成する工程と、中央島部、枠体部およびバネ部が形成された後に、中央島部に振動部を接着する工程と、を有する。 Further, the step of forming the vibration layer in the method for manufacturing a vibration power generating element of the present invention includes a central island part to which the vibration part is bonded, a frame part fixedly installed, and the central island part and the frame part. A step of forming a spring material layer including a connecting spring portion, and a step of bonding the vibrating portion to the central island portion after the central island portion, the frame body portion, and the spring portion are formed.
この製造方法は、上述の製造方法の具体的な工程を示すものであり、まずバネ材料層のバネ部を形成した後に、振動部を接着する。 This manufacturing method shows a specific process of the above-described manufacturing method. First, after forming the spring portion of the spring material layer, the vibrating portion is bonded.
また、この発明の振動発電素子の製造方法における振動層を形成する工程は、平板のバネ材料層に振動部を配設する工程と、振動部が配設された平板のバネ材料層に対して、振動部が配設される中央島部と、固定設置される枠体部と、該中央島部と枠体部とを繋ぐバネ部とを形成する工程と、を有する。 Further, the step of forming the vibration layer in the method of manufacturing a vibration power generation element of the present invention includes the step of disposing the vibration part on the flat spring material layer and the flat spring material layer on which the vibration part is disposed. And a step of forming a central island portion in which the vibration portion is disposed, a frame body portion fixedly installed, and a spring portion connecting the central island portion and the frame body portion.
この製造方法も、上述の製造方法の具体的な工程を示すものであり、こちらは、まずバネ材料層に振動部を配設した後に、バネ部を形成する。 This manufacturing method also shows the specific steps of the above-described manufacturing method. In this method, first, the vibrating portion is formed on the spring material layer, and then the spring portion is formed.
このようにいずれの製造方法を用いても、簡素な工程で振動発電素子の製造することができる。 As described above, the vibration power generation element can be manufactured by a simple process regardless of which manufacturing method is used.
また、この発明の振動発電素子の製造方法における振動層を形成する工程は、振動部がバネ材料層に少なくとも部分的に埋め込まれるように配設される。 The step of forming the vibration layer in the method for manufacturing a vibration power generation element of the present invention is arranged so that the vibration part is at least partially embedded in the spring material layer.
この製造方法では、振動部がバネ材料層に埋め込まれることで、振動発電素子を低背化することができる。 In this manufacturing method, the vibration power generation element can be reduced in height by embedding the vibration portion in the spring material layer.
また、この発明の振動発電素子の製造方法における振動層を形成する工程は、振動部が中央島部に埋め込まれるのみでなく、枠体部にも絶縁性基板が埋め込まれるように配設される。 Further, the step of forming the vibration layer in the method for manufacturing the vibration power generation element of the present invention is arranged so that the vibration part is not only embedded in the central island part but also the insulating body is embedded in the frame part. .
この製造方法では、枠体部にリジッドな絶縁性基板の一部が埋め込まれることで、機械的強度が向上する。これにより、より信頼性の高い振動発電素子を容易に製造することができる。 In this manufacturing method, the mechanical strength is improved by embedding a part of the rigid insulating substrate in the frame portion. Thereby, a vibration power generating element with higher reliability can be easily manufactured.
また、この発明の振動発電素子の製造方法における振動層を形成する工程は、振動部と枠体部の絶縁性基板とを繋ぐ橋梁部とから形成される形状でバネ材料層に配設する工程と、中央島部と枠体部とバネ部とを形成する工程の後に橋梁部を除去する工程と、を有する。 The step of forming the vibration layer in the method for manufacturing a vibration power generating element of the present invention is a step of disposing the spring layer in a shape formed from a bridge portion that connects the vibration portion and the insulating substrate of the frame portion. And a step of removing the bridge portion after the step of forming the central island portion, the frame body portion, and the spring portion.
この製造方法では、上述の枠体部に絶縁性基板が埋め込まれた振動発電素子を製造する、より具体的な製造方法を示す。このように、橋梁部を設けておくことで、振動部と枠体部の絶縁基板とを同時に配置することができる。 This manufacturing method shows a more specific manufacturing method for manufacturing a vibration power generation element in which an insulating substrate is embedded in the above-described frame body. Thus, by providing the bridge portion, the vibration portion and the insulating substrate of the frame portion can be disposed at the same time.
また、この発明の振動発電素子の製造方法では、バネ材料層の中央島部の対向する両主面に振動部を接着する工程と、両主面に接着された振動部のそれぞれに対向するように、振動層に対して2つのベース層を貼り合わせる工程と、を有する。 Further, in the method for manufacturing a vibration power generating element of the present invention, the step of bonding the vibrating portion to both opposing main surfaces of the central island portion of the spring material layer and the vibrating portion bonded to both the main surfaces are opposed to each other. And bonding the two base layers to the vibration layer.
また、この発明の振動発電素子の製造方法では、絶縁性基板の両主面に振動電極を形成する工程と、絶縁性基板の両主面に形成された振動電極にそれぞれ対向するように、振動層に対して、2つのベース層を貼り合わせる工程と、を有する。 In the method for manufacturing a vibration power generating element of the present invention, the vibration electrode is formed so as to face the vibration electrodes formed on both main surfaces of the insulating substrate and the vibration electrodes formed on both main surfaces of the insulating substrate. Bonding two base layers to the layer.
これらの製造方法では、振動電極と固定電極との組が、素子内に2つできるので、発電量を向上させることができる。 In these manufacturing methods, two sets of the vibration electrode and the fixed electrode can be formed in the element, so that the power generation amount can be improved.
また、この発明の振動発電素子の製造方法では、バネ材料層には感光性材料を用い、バネ材料層の中央島部と枠体部とバネ部とを形成する工程はフォトリソグラフィ法を用いる。 In the method for manufacturing a vibration power generation element of the present invention, a photosensitive material is used for the spring material layer, and a photolithography method is used for forming the central island portion, the frame body portion, and the spring portion of the spring material layer.
この製造方法では、バネ材料層のパターニングに、汎用のフォトリソグラフィを用いることができるとともに、バネ材料層に感光性材料を用いることで、バネ材料層のパターニングの際にレジストを必要としない。これにより、さらに簡素な工程且つ低コストで振動発電素子を製造することができる。 In this manufacturing method, general-purpose photolithography can be used for patterning the spring material layer, and a photosensitive material is used for the spring material layer, so that no resist is required for patterning the spring material layer. Thereby, a vibration electric power generation element can be manufactured at a further simple process and low cost.
また、この発明の振動発電素子の製造方法では、バネ材料層のバネ部を、当該バネ部の伸びる方向の中心に対して点対称な折り返しを有する形状で形成し、該折り返し部分の先端を丸みを有する形状で形成する。 Further, in the method for manufacturing a vibration power generation element of the present invention, the spring portion of the spring material layer is formed in a shape having a fold-back that is point-symmetric with respect to the center in the extending direction of the spring portion, and the tip of the fold-back portion is rounded. It is formed in a shape having
この製造方法では、バネ部を応力に強い形状に形成することができる。これにより、信頼性の高い振動発電素子を製造することができる。 In this manufacturing method, the spring portion can be formed into a shape that is resistant to stress. Thereby, a highly reliable vibration power generation element can be manufactured.
また、この発明は、振動電極が形成された振動層と固定電極が形成されたベース層とを備える振動発電素子に関するものである。この振動発電素子は、振動部を有する振動層とベース層とを備える。振動部は、絶縁性基板表面に振動電極が形成されてなる。振動層は、バネ材料層と振動層とからなり、バネ材料層は、感光性材料からなり、中央島部と枠体部と、該中央島部および枠体部を繋ぐバネ部とからなる。そして、この中央島部に振動部が配設される。ベース層は、絶縁性基板表面に固定電極が形成された形状からなり、該固定電極が振動電極に対向して配置されるように、前記振動部の前記枠体部と貼り付けられている。 The present invention also relates to a vibration power generation element including a vibration layer in which a vibration electrode is formed and a base layer in which a fixed electrode is formed. This vibration power generation element includes a vibration layer having a vibration part and a base layer. The vibration part is formed by forming a vibration electrode on the surface of the insulating substrate. The vibration layer includes a spring material layer and a vibration layer. The spring material layer includes a photosensitive material, and includes a central island portion, a frame body portion, and a spring portion that connects the central island portion and the frame body portion. And a vibration part is arrange | positioned in this center island part. The base layer has a shape in which a fixed electrode is formed on the surface of the insulating substrate, and is affixed to the frame body portion of the vibration portion so that the fixed electrode is disposed to face the vibration electrode.
この構成では、感光性材料のバネ材料層が用いられており、このような汎用のフォトリソグラフィで加工可能なバネ材料層に振動部が配設されているので、低コストな製造方法により製造される低コストな振動発電素子を実現することができる。 In this configuration, a spring material layer of a photosensitive material is used, and the vibration part is disposed in the spring material layer that can be processed by such general-purpose photolithography, so that it is manufactured by a low-cost manufacturing method. A low-cost vibration power generation element can be realized.
この発明によれば、従来と同様の特性を有する振動発電素子を、従来よりも簡素な工程で低コストに製造することができる。これにより、従来と同様の特性で安価な振動発電素子を実現することができる。 According to this invention, the vibration power generation element having the same characteristics as the conventional one can be manufactured at a low cost by a simpler process than the conventional one. Thereby, an inexpensive vibration power generation element having the same characteristics as the conventional one can be realized.
本発明の第1の実施形態に係る振動発電素子および振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。 A vibration power generation element and a method for manufacturing the vibration power generation element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、振動発電素子の構成について図1を参照して説明する。図1(A)は本実施形態の振動発電素子1の構成を示す側面断面図であり、図1(B)は本振動発電素子1の平面図である。なお、図1(B)はカバー層17を除いた状態での平面図である。
First, the configuration of the vibration power generation element will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a side sectional view showing the configuration of the vibration
振動発電素子1は、振動層11、ベース層16とが側壁部材13により所定間隔で離間された構造を有する。振動層11のベース層16と対向する側には、カバー層17が側壁部材13により、振動層11から所定間隔離間された状態で配置されている。
The vibration
振動層11は、バネ材料層104と振動部201とを備える。バネ材料層104は、ポリマー材等からなる樹脂、より好ましくは感光性樹脂からなる。バネ材料層104は、側壁部材13に接合する枠体形状のバネ枠体部141、層の中央に配置された平面視して振動部201と略同じ面積からなる中央島部142、および、バネ枠体部141と中央島部142とを繋ぐバネ部143とを備える。この構造により、中央島部142は、バネ枠体部141の内部領域において振動可能に設置されている。
The
振動部201は、表面にSiO2等の酸化層を形成したSi基板101を備え、当該Si基板101の一主面には、電極102が複数配列形成されている。各電極102は、平面視して長方形からなり、下地金属としてTiやAuが形成され、当該下地電極上にエレクトレット材料が形成されている。そして、このエレクトレット材料は、コロナ放電等により電荷がチャージされている。これら複数配列されている電極102は、配線電極106により電気的に接続されている。このような構造の振動部201は、バネ材料層104の中央島部141の一方主面(図1(A)での下面)に、電極102の形成されていない面が、接着剤を用いて接着されている。また、この振動部201の電極102および配線電極106は、バネ材料層104の中央島部141に形成したスルーホール107およびバネ部143に形成された引き回し電極108により外部へ接続可能になっている。
The
ベース層16は、表面にSiO2等の酸化層を形成したSi基板601を備える。Si基板601には、振動部201のSi基板101の電極102の下地金属と同様の電極602が形成されている。これら複数配列されている電極602は、配線電極606により電気的に接続されており、さらにSi基板601に形成されたスルーホール607により外部へ接続可能になっている。なお、電極602の一部にエレクトレット材料を形成しても良い。
The
カバー層17は、例えば、単にSi基板701からなる平板部材とする。
For example, the
このような構造の振動発電素子1は、次の原理で発電する。まず、外部から振動が加わっていない状態では、図1に示すように、振動層11の電極102とベース層16の電極602とが略全体で対向する状態にある。この状態では、電極102と電極602には、エレクトレット材料にチャージした電荷に対応して、略全体が対向状態であることに準じた電荷が誘導されている。
The vibration
次に、外部から振動が加わると、振動層11のバネ部材104のバネ部143が伸縮(形状変化)して電極102と電極602との対向面積が変化する。このような対向面積の変化により、電極102,602で誘導可能な電荷量は変化するので、当該変化量に応じて図示しない配線パターンから電荷が放出される。そして、さらなる振動等により、このような電荷の放出が繰り返されることで、交流電流を得ることができる。
Next, when vibration is applied from the outside, the
次に、本実施形態の振動発電素子1の製造方法について、図2〜図4を参照して説明する。
図2は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。
図3、図4は、図2に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、以下の説明では、振動層11を形成した後に、ベース層16およびカバー層17を形成する例を示すが、ベース層16およびカバー層17の形成は、振動層11とは個別に行えるので、振動層11の形成工程よりも、先でも後でも、平行して別途行ってもよい。なお、図3、図4では、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, the manufacturing method of the vibration electric
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment.
3 and 4 are diagrams schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In the following description, an example in which the
まず、振動部201を形成する(図2:S101)。具体的には、図3(A)に示すように、複数の振動部201が配列形成可能な面積からなる表面にSiO2を形成したSi基板101’に対して、それぞれの振動部201を構成する配列された複数の電極102を形成する。ここで、各電極102の形成は、下地金属の形成と、エレクトレット材料の形成とからなる。下地金属の形成は、フォトリソグラフィ、ウェットエッチング等を用いて、図3(A)に示すように平面視して長方形パターンが配列されるようにAuとTiとを順次形成する。例えば、Auは200nm程度の厚み、Tiは5nm程度の厚みで形成する。そして、エレクトレット材料の形成は、まず、アモルファスフッ素樹脂からなるエレクトレット材料膜を所定厚み(例えば15μm程度)塗布した後に、電極102に対応する領域をレジストでマスクし、酸素プラズマ等によりエッチングする。これにより、電極102の下地金属Au/Ti上にのみエレクトレット材料が形成される。なお、各電極102の形状は、上述の長方形状に限るものでなく、振動によりベース層16の電極との対向面積が変化するような形状であればよい。また、Si基板101’には必要に応じてスルーホール(図1の符号107参照)が形成されおり、配列された長方形パターンの電極102は、必要に応じてその一部が配線電極(図1の符号106参照)により電気的に接続され、これら電極がスルーホールに接続されている。
First, the
ここで、下地電極やエレクトレット材料は、上述のものに限らず、振動発電素子1として所望とする特性が得られるものであれば良い。また、これら下地金属やエレクトレット材料の形成方法も上述のフォトリソグラフィ、エッチングに限るものではない。また、基板もSi基板に限られるものではなく、他の絶縁基板を用いてもよい。
Here, the base electrode and the electret material are not limited to those described above, and any material can be used as long as desired characteristics can be obtained as the vibration
次に、図3(B)に示すように、所定面積からなるSi基板101と当該Si基板101上に配列形成された電極102とからなる振動部201毎の寸法に切り分ける。
Next, as shown in FIG. 3B, the size is divided into dimensions for each
次に、バネ材料層104を形成する(図2:S102)。具体的には、まず、支持基板900を用意し、図3(C)に示すように、当該支持基板900の一主面上に所定厚みで剥離層901を形成する。支持基板900は、安価なガラス基板等を用いるとよい。剥離層901は、例えば、PMGI(ポリメチルグルタルイミド)等の剥離液で溶解可能な材料を用いる。そして、さらに、図3(C)に示すように、剥離層901の表面(支持基板900と反対側の面)に、ポリマー材等からなる樹脂、より好ましくは感光性樹脂を塗布し硬化させる。この際、塗布厚は、後述の工程で形状が形成されるバネ部143が所望の強度となる厚みに設定される。そして、塗布方法としては、印刷法、ディップコート法等を用いる。
Next, the
次に、バネ材料層104をパターニングして、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図2:S103)。具体的には、図3(D)に示すように、バネ材料層104におけるバネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を除く部分をエッチングにより除去する。このエッチングには、フォトリソグラフィを用いる。ここで、バネ材料層104を感光性を有さない樹脂で形成する場合には、レジスト剤を塗布した上で、マスク感光とエッチング処理により、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する。このような、製造方法を用いると、従来技術のような高価なRIE法によるディープエッチングを用いることなく、バネ部143を形成することができる。
Next, the
さらに、バネ材料層104を感光性樹脂で形成しておけば、レジスト剤を用いることなく、マスク感光とエッチング処理のみにより、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する。このような製造方法により、さらにレジストを用いず、レジスト塗布の工程を省略することができるので、より簡素且つ安価にバネ部143を形成することができる。
Further, if the
ここで、バネ部143のパターン形状は、バネ部の中心から振動方向(図3(D)における横方向)に対して垂直に延び、中央島部142と同程度の長さとなる位置で折り返して、バネ枠体部141、中央島部142と接続される形状である。このような構造とすることで、バネ部143が点対称形状となり、樹脂の内部応力によるバネの歪みを低減できる。また、折り返し部分の先端形状に丸みをもたせることで、応力の集中を緩和し、バネの耐久性を向上させることができる。なお、バネの長さは、上記の長さ(図3(D)参照)に限らず、所定のバネ定数が得られる長さに設定すればよい。
Here, the pattern shape of the
また、図3では省略されているが、図1に示すように、バネ部143に引き回し電極を形成する場合であれば、当該バネ材料層104の表面に導電性材料を塗布等により配設して、バネ部143と同様にパターン形成すればよい。
Although omitted in FIG. 3, as shown in FIG. 1, in the case where a lead electrode is formed on the
次に、バネ材料層104の中央島部142へ振動部201を接着する(図2:S104)。具体的には、図3(E)に示すように、パターニングしたバネ材料層104の中央島部142の剥離層901の反対側の面に振動部201を接着時により接着する。この際、振動部201は、電極102の形成面と反対側の面が中央島部142に当接するように配置される。
Next, the
次に、図3(F)に示すように、バネ材料層104と振動部201とからなる複合部材を、NMP(N−メチル−ピロリドン)に浸漬させることで、支持基板900から剥離し、振動層11を形成する(図2:S105)。
Next, as shown in FIG. 3F, the composite member composed of the
次に、図4(A)に示すように、ベース層16を形成する(図2:S106)。ベース層16は、上述の振動部201における表面にSiO2を形成したSi基板101およびエレクトレット材料を除く電極102の形成方法と同じ方法で形成される。すなわち、Si基板601の表面に、導電性材料からなり、電極102と平面視形状からなる電極602を形成する。さらに、ベース層16のSi基板601には、図4では省略されているが、振動部と同様に、電極602を電気的に接続する配線電極606や、これら電極を外部接続するためのスルーホール607が形成されている(図1参照)。なお、ベース層16では、Si基板601に限ることなく、他のリジットな絶縁性材料の基板であっても良く、電極602の材料もTi/Auを必ず用いる必要はない。また、ここでは、配線電極606とスルーホール607を用いて外部接続用の電極を形成する例を示したが、他の方法で外部接続用の電極を形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4A, the
次に、図4(B)に示すように、ベース層16のSi基板601の周端領域に、例えばスクリーン印刷法を用いて、半田ペーストを所定厚み(例えば100μm程度)形成することで側壁部材13の元を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, the side wall member is formed by forming a solder paste with a predetermined thickness (for example, about 100 μm) in the peripheral edge region of the
次に、図4(C)に示すように、振動層11の電極102とベース層16の電極602とを所定間隔で対向させてコロナ放電を行うことで、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージする(図2:S107)。ここで、放電条件としては、例えば、放電電圧8kVで、加速電圧は600Vとする。なお、この放電条件も、電極102,602の材料やチャージ電荷量等により適宜設定すればよい。
Next, as shown in FIG. 4C, the electret material of the
次に、図4(D)に示すように、振動層11とベース層16とを側壁部材13を用いて貼り合わせ、図4(E)に示すように、カバー層17と振動層11とを別の側壁部材13を用いて貼り合わせる(図2:S108)。この際、振動層11の各電極102とベース層16の各電極602とが所定間隔で離間し且つそれぞれの主面が対向するように、振動層11とベース層16とを貼り合わせる。この貼り合わせ方法は、例えばリフロー処理を用いる。他の方法としては、側壁部材13に接着剤を用いて振動層11とベース層16を接着してもよい。
Next, as shown in FIG. 4D, the
以上のような製造方法を用いることで、振動発電素子1を形成することができる。この際、従来のような特殊で高コストな工程を用いることなく、簡素で且つ低コストな工程のみで振動発電素子を製造することができる。したがって、従来品と同等の特性を得ながら安価な振動発電素子を形成することができる。
By using the manufacturing method as described above, the vibration
次に、第2の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。図5は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図6は、図5に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、振動層11の形成方法が、第1の実施形態と異なるのみで、振動層11をベース層16およびカバー層17と貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図6でも、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 6 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In this embodiment, the method for forming the
まず、図6(A)に示すように、最終形態としてのバネ材料層104の外周面積と同じ面積からなる表面にSiO2を形成したSi基板101を用意し、当該Si基板101の一方主面の略中央の領域に複数の電極102を配列形成する(図5:S201)。これらの電極102の形成方法は、第1の実施形態と同じであり、この工程により仮の振動部が形成される。
First, as shown in FIG. 6 (A), a
次に、図6(B)に示すように、Si基板101における電極102の形成面と反対側の面に、バネ材料層104を塗布形成する(図5:S202)。この際、図6(C)に示すように、Si基板101の電極102の形成面にレジスト800を塗布する。
Next, as shown in FIG. 6B, the
次に、図6(D)に示すように、バネ材料層104をパターニングし、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図5:S203)。
Next, as shown in FIG. 6D, the
次に、図6(E)に示すように、レジスト800を用いたフォトリソグラフィ法により、振動部201となる領域以外のSi基板101をエッチングし、レジスト800を除去することで、図6(F)に示すように振動層11を形成する(図5:S204)。
Next, as illustrated in FIG. 6E, the
以下、ベース層16を形成し(図5:S205)、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図5:S206)、振動層11、ベース層16、およびカバー層17を貼り合わせる(図5:S207)ことで、振動発電素子を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、安価に振動発電素子を形成することができる。 Even with such a manufacturing method, the vibration power generation element can be formed at low cost.
次に、第3の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。図7は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図8は、図7に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、振動層11において振動部201がバネ材料層104に埋まる構造であり、この構造に伴う形成方法が、第1の実施形態と異なるのみで、振動層11をベース層16およびカバー層17と貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図8でも、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the third embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 8 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. The present embodiment has a structure in which the
まず、図8(A),(B)に示すように、表面にSiO2を形成したSi基板101と配列形成された電極102とからなる振動部201を形成する。この振動部201の形成方法は、第1の実施形態と同じである(図7:S301)。
First, as shown in FIGS. 8A and 8B, a vibrating
次に、図8(C)に示すように、振動部201と支持基板900とを剥離剤901を介して接着する(図7:S302)。この際、振動部201は、電極102の形成面側が支持基板900側となるように配置される。なお、この工程で利用する支持基板900および剥離剤901も第1の実施形態でバネ材料層104を形成する際に利用したものと同じであればよい。
Next, as shown in FIG. 8C, the
次に、図8(D)に示すように、剥離層901表面、すなわち支持基板900の振動部201を接着した側に、バネ材料層104を塗布により形成する(図7:S303)。この際、バネ材料層104は、振動部201を完全に覆う厚みで、且つ最終形態としてのバネ部143が所望の強度となる厚みに設定される。
Next, as shown in FIG. 8D, the
次に、図8(E)に示すように、バネ材料層104をパターニングして、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図7:S304)。このパターニング方法も第1の実施形態と同じ方法を用いればよい。
Next, as shown in FIG. 8E, the
次に、図8(F)に示すように、バネ材料層104と振動部201とからなる複合部材を、NMP(N−メチル−ピロリドン)に浸漬させることで、支持基板900から剥離し、振動層11’を形成する(図7:S305)。
Next, as shown in FIG. 8F, the composite member composed of the
以下、ベース層16を形成し(図7:S306)、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図7:S307)、振動層11、ベース層16、およびカバー層17を貼り合わせる(図7:S308)ことで、振動発電素子を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、安価に振動発電素子を形成することができる。さらに、この製造方法を用いることで、振動部201がバネ材料層104に埋まり込む形状になるので、振動層11の厚みを薄くすることができる。これにより、より低背化された振動発電素子を形成することができる。
Even with such a manufacturing method, the vibration power generation element can be formed at low cost. Furthermore, by using this manufacturing method, the vibrating
次に、第4の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。図9は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図10は、図9に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、第3の実施形態の振動発電素子の振動層11’に対して、バネ枠体部141内にSi枠体部111が埋まる構造であり、この構造に伴う形成方法が、第3の実施形態と異なるのみで、振動層11をベース層16およびカバー層17と貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図10でも、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the fourth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 9 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 10 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In the present embodiment, the
まず、図10(A)に示すように、最終形態としてのバネ材料層104の外周面積と同じ面積からなる表面SiO2を形成したSi基板101を用意し、当該Si基板101の一方主面の略中央の領域に複数の電極102を配列形成する。この工程は第2の実施形態と同じである。このように電極102が形成されたSi基板101に対して、レジストを形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、振動部201となる中央領域(図10の101に相当)と、Si枠体部111と、これらを繋ぐ橋梁部112とを残しエッチングする。これにより、図10(B)に示すように、中央領域、Si枠体部111、および橋梁部112からなり、中央領域に電極102が配列形成された振動部201’が形成される(図9:S401)。
First, as shown in FIG. 10A, an
次に、図10(C)に示すように、振動部201’と支持基板900とを剥離剤901を介して接着する(図9:S402)。この際、振動部201’は、電極102の形成面側が支持基板900側となるように配置される。なお、この工程で利用する支持基板900および剥離剤901も第3の実施形態で利用したものと同じであればよい。
Next, as shown in FIG. 10C, the vibration part 201 'and the
次に、図10(D)に示すように、剥離層901表面、すなわち支持基板900の振動部201’を接着した側に、バネ材料層104を塗布により形成する(図9:S403)。この際、バネ材料層104は、振動部201’を完全に覆う厚みで、且つ最終形態としてのバネ部143が所望の強度となる厚みに設定される。
Next, as shown in FIG. 10D, the
次に、図10(E)に示すように、バネ材料層104をパターニングして、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図9:S404)。このパターニング方法も第3の実施形態と同じ方法を用いればよい。
Next, as shown in FIG. 10E, the
次に、図10(F)に示すように、Si基板101の剥離層901と反対側の面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて、橋梁部112のみをエッチングにより除去する(図9:S405)。これにより、剥離層901および支持基板900付きの振動層11”が形成される。
Next, as shown in FIG. 10F, a resist is applied to the surface of the
以下、支持基板900を剥離し(図9:S406)、ベース層16を形成し(図9:S407)、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図9:S408)、振動層11、ベース層16、およびカバー層17を貼り合わせる(図9:S409)ことで、振動発電素子を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、安価に振動発電素子を形成することができる。さらに、この製造方法を用いることで、振動部201がバネ材料層104に埋まり込む形状になるので、振動層11の厚みを薄くすることができる。また、さらに、バネ枠体部141内に、より硬度の高いSi枠体部111が存在するので、特性を劣化させることなく、振動発電素子としての機械的強度を向上することができる。これにより、より低背化された信頼性の高い振動発電素子を形成することができる。
Even with such a manufacturing method, the vibration power generation element can be formed at low cost. Furthermore, by using this manufacturing method, the vibrating
次に、第5の実施形態に係る振動発電素子および当該振動発電素子の製造方法について図を参照して説明する。図11は、本実施形態の振動発電素子1’の構成を示す側面断面図である。
Next, a vibration power generation element according to a fifth embodiment and a method for manufacturing the vibration power generation element will be described with reference to the drawings. FIG. 11 is a side cross-sectional view showing the configuration of the vibration
本実施形態の振動発電素子1’は、第1の実施形態と比較して、振動層51の対向する両面に電極102がそれぞれ配列形成されている。また、振動層51の一方面(図11における下面)側に下ベース層16Dが配置され、振動層11の他方面(図11における上面)側に上ベース層16Uが配置されている。
In the vibration
具体的には、振動層11は、バネ材料層104、上振動部201U、下振動部201Dとを有する。バネ材料層104の構造は、第1の実施形態と同じであり、バネ枠体部141、中央島部142およびこれらを繋ぐバネ部143からなる。バネ材料層104の中央島部142の対向する一方主面(図11の中央島部142の下面)には下振動部201Dが接着され、他方主面(図11の中央島部142の上面)には上振動部201Uが接着されている。また、振動層11には、上振動部201Uの電極102および下振動部201Dの電極102を外部へ接続するための配線電極106、スルーホール107および引き回し電極108が形成されている。
Specifically, the
下ベース層16Dおよび上ベース層16Uは、同じ構造からなり、下ベース層16DはSi基板601Dと当該Si基板601D上に配列形成された電極602Dとからなり、上ベース層16UはSi基板601Uと当該Si基板601U上に配列形成された電極602Uとからなる。これらSi基板601D,601Uや電極602D,602Dも第1の実施形態のベース層16のSi基板601や電極602と同じ構造からなる。
The
振動層51と下ベース層16Dとは、側壁部材13により、それぞれの電極102と電極602Dとが所定間隔離間し、且つ対向するように接合されている。同様に、振動層51と上ベース層16Uとは、側壁部材13により、それぞれの電極102と電極602Uとが所定間隔離間し、且つ対向するように貼り合わされている。
The
このような構造とすることで、第1の実施形態の電極102と電極602との組を、素子の筐体内に、2倍形成することができる。これにより、発電量を略2倍にすることができる。
With such a structure, the set of the
次に、本実施形態の振動発電素子1’の製造方法について、図を参照して説明する。
Next, a method for manufacturing the vibration
図12は、本実施形態の振動発電素子1’の製造方法を示すフローチャートである。
図13は、図12に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態の振動発電素子1’は、第1の実施形態の振動発電素子1に対して、振動層51の上下面に振動部201U,201Dを備え、カバー層17の代わりに上ベース層16Uを備えるものであるので、第1の実施形態の振動発電素子1の製造方法と異なる特徴箇所のみを詳細に説明する。なお、図13では、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
FIG. 12 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration
FIG. 13 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. Note that the vibration
まず、第1の実施形態の振動部201と同様の方法で、図13(A),(B)に示すように、振動部201D,201Uを形成する(図12:S501)。
First, as shown in FIGS. 13A and 13B, the vibrating
次に、図13(C)に示すように、剥離層901を介して支持基板900の表面に、バネ材料層104を塗布により形成する(図12:S502)。そして、図13(D)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、バネ材料層104をパターニングし、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図12:S503)。
Next, as shown in FIG. 13C, the
次に、図13(E)に示すように、バネ材料層104を、NMP(N−メチル−ピロリドン)に浸漬させることで、支持基板900から剥離する(図12:S504)。
Next, as shown in FIG. 13E, the
次に、図13(F)に示すように、バネ材料層104の中央島部142の一方主面(図13(F)の下面)に下振動部201Dを接着し、中央島部142の他方主面(図13(F)の上面)に上振動部201Uを接着することで、振動層51を形成する(図12:S505)。
Next, as shown in FIG. 13F, the
次に、図13(G)に示すように、第1の実施形態のベース層16と同じ形成方法を用いて、下ベース層16Dおよび上ベース層16Uを形成する(図12:S506)。次に、図13(H)に示すように、下ベース層16DのSi基板601Dの周端領域および上ベース層16UのSi基板601Uの周端領域に、側壁部材13の元を形成する。
Next, as shown in FIG. 13G, the
次に、図13(I)に示すように、振動層51の電極102Dと下ベース層16Dの電極602Dとを所定間隔で対向させてコロナ放電を行うことで、電極102Dのエレクトレット材料に電荷をチャージする。同様に、振動層51の電極102Uと上ベース層16Uの電極602Uとを所定間隔で対向させてコロナ放電を行うことで、電極102Uのエレクトレット材料に電荷をチャージする。(図12:S507)。
Next, as shown in FIG. 13I, by performing corona discharge with the electrode 102D of the
次に、図13(J)に示すように、振動層51と下ベース層16D、上ベース層16Uとを側壁部材13を用いて貼り合わせる(図12:S508)。この際、振動層51の下側の各電極102と下ベース層16Dの各電極602Dとが所定間隔で離間し且つそれぞれの主面が対向するように、振動層51と下ベース層16Dとを貼り合わせる。同様に、振動層51の上側の各電極102と上ベース層16Uの各電極602Uとが所定間隔で離間し且つそれぞれの主面が対向するように、振動層51と上ベース層16Uとを貼り合わせる。
Next, as shown in FIG. 13J, the
このような製造方法を用いることで、発電量を向上させた振動発電素子を簡素且つ低コストな工程で製造することができる。 By using such a manufacturing method, it is possible to manufacture a vibration power generation element with improved power generation in a simple and low-cost process.
次に、第6の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。 Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the sixth embodiment will be described with reference to the drawings.
図14は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図15は、図14に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、振動層51の形成方法が、第5の実施形態と異なるのみで、振動層51を上ベース層16Uおよび下ベース層16Dと貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図15でも、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
FIG. 14 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 15 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In this embodiment, only the method for forming the
まず、上下電極付きの振動部201Bを形成する(図14:S601)。具体的には、図15(A)に示すように、複数の振動部201Bが配列形成可能な面積からなるSiO2が形成されたSi基板101’に対して、それぞれの振動部201Bを構成する配列された複数の電極102を形成する。この際、電極102は、Si基板101’の対向する主面の両方に形成される。なお、電極102の形成方法および材料は、第1の実施形態の電極102と同じである。次に、図15(B)に示すように、所定面積からなるSi基板101と当該Si基板101の両面上に配列形成された電極102とからなる振動部201B毎の寸法に切り分ける。
First, the
次に、図15(C)に示すように、Si基板101における一方の電極102の形成面に、剥離層901を介して支持基板900を接着する(図14:S602)。
Next, as shown in FIG. 15C, a
次に、図15(D)に示すように、剥離層901を介して支持基板900の表面に、バネ材料層104を塗布により形成する(図14:S603)。そして、図15(E)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、バネ材料層104をパターニングし、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図14:S604)。
Next, as shown in FIG. 15D, the
次に、図15(F)に示すように、振動部201B付きのバネ材料層104を、NMP(N−メチル−ピロリドン)に浸漬させることで、支持基板900から剥離して、振動層51を形成する(図14:S605)。
Next, as shown in FIG. 15F, the
以下、図15(G),(H)に示すように下ベース層16D、上ベース層16Uを形成し(図14:S606)、図15(I)に示すように電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図14:S607)、振動層51、下ベース層16D、および上ベース層16Uを貼り合わせる(図14:S608)ことで、振動発電素子1’を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、安価に振動発電素子を形成することができる。さらに、振動部201Bがバネ材料層104に埋め込まれているので、振動発電素子をより低背化することができる。
Even with such a manufacturing method, the vibration power generation element can be formed at low cost. Furthermore, since the
次に、第7の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。図16は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図17は、図16に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、振動層51’が、第6の実施形態の振動発電素子の振動層51に対して、バネ枠体部141内にSi枠体部111が埋まる構造であり、この構造に伴う形成方法が、第6の実施形態と異なるのみで、振動層51’を下ベース層16Dおよび上ベース層16Uと貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図17でもは、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the seventh embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 16 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 17 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In the present embodiment, the
まず、図17(A)に示すように、最終形態としてのバネ材料層104の外周面積と同じ面積からなるSiO2が形成されたSi基板101を用意し、当該Si基板101の両主面の略中央の領域に複数の電極102を配列形成する。このように両面に電極102が形成されたSi基板101に対して、レジストを形成し、フォトリソグラフィ法を用いて、振動部201B’となる中央領域(図10の101に相当)と、Si枠体部111と、これらを繋ぐ橋梁部112とを残しエッチングする。これにより、図17(B)に示すように、中央領域、Si枠体部111、および橋梁部112からなり、中央領域に電極102が配列形成された振動部201B’が形成される(図16:S701)。
First, as shown in FIG. 17A, a
次に、図17(C)に示すように、振動部201B’と支持基板900とを剥離剤901を介して接着する(図6:S702)。
Next, as shown in FIG. 17C, the
次に、図17(D)に示すように、剥離層901表面、すなわち支持基板900の振動部201B’を接着した側に、バネ材料層104を塗布により形成する(図16:S703)。この際、バネ材料層104は、振動部201B’を完全に覆う厚みで、且つ最終形態としてのバネ部143が所望の強度となる厚みに設定される。
Next, as shown in FIG. 17D, the
次に、図17(E)に示すように、バネ材料層104をパターニングして、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図16:S704)。
Next, as shown in FIG. 17E, the
次に、図17(F)に示すように、Si基板101の剥離層901と反対側の面にレジストを塗布し、フォトリソグラフィ法を用いて、橋梁部112のみをエッチングにより除去する(図16:S705)。これにより、剥離層901および支持基板900付きの振動層51’が形成される。
Next, as shown in FIG. 17F, a resist is applied to the surface of the
以下、支持基板900を剥離し(図16:S706)、下ベース層16Dおよび上ベース層16Uを形成し(図16:S707)、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図16:S708)、振動層51’、下ベース層16D、および上ベース層16Uを貼り合わせる(図16:S709)ことで、振動発電素子を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、安価に振動発電素子を形成することができる。さらに、この製造方法を用いることで、振動部201がバネ材料層104に埋まり込む形状になるので、振動層11の厚みを薄くすることができる。また、さらに、バネ枠体部141内に、より硬度の高いSi枠体部111が存在するので、特性を劣化させることなく、振動発電素子としての機械的強度を向上することができる。これにより、より低背化され、信頼性の高く、発電量の大きい振動発電素子を容易に且つ低コストに形成することができる。
Even with such a manufacturing method, the vibration power generation element can be formed at low cost. Furthermore, by using this manufacturing method, the vibrating
次に、第8の実施形態に係る振動発電素子の製造方法について、図を参照して説明する。図18は、本実施形態の振動発電素子の製造方法を示すフローチャートである。図19は、図18に示す製造フローで形成される振動発電素子の製造過程を模式的に示す図である。なお、本実施形態は、振動層51”が、第6の実施形態の振動発電素子の振動層51に対して、バネ材料層の中央島部142内に振動部201Bが埋まる構造であり、この構造に伴う形成方法が、第7の実施形態と異なるのみで、振動層51”を下ベース層16Dおよび上ベース層16Uと貼り合わせる工程は同じであるので、異なる製造工程のみを説明する。なお、図19でも、スルーホール107、配線電極106,606、引き回し電極108は、図示を省略している。
Next, a method for manufacturing a vibration power generation element according to the eighth embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 18 is a flowchart showing a method for manufacturing the vibration power generation element of this embodiment. FIG. 19 is a diagram schematically showing a manufacturing process of the vibration power generation element formed by the manufacturing flow shown in FIG. In the present embodiment, the
まず、第6の実施形態や図19(A),(B)に示すように、上下電極付きの振動部201Bを形成する(図18:S801)。
First, as shown in the sixth embodiment and FIGS. 19A and 19B, a vibrating
次に、支持基板900の表面に剥離層901を形成し、さらに第1バネ材料層104Dを塗布する(図18:S802)。そして、図19(C)に示すように、この第1バネ材料層104Dに振動部201Bの一方主面(図19における下面)を当接させて貼り合わせる(図18:S803)。この際、電極102が第1バネ材料層104Dに埋め込まれるように、振動部201Bを配置する。
Next, a
次に、図19(D)に示すように、第1バネ材料層104Dの表面に、第2バネ材料層104Uを塗布により形成する(図18:S804)。そして、図19(E)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、第2バネ材料層104Uをパターニングし、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図18:S805)。
Next, as shown in FIG. 19D, a second
次に、図19(F)に示すように、振動部201B付きの第1バネ材料層104D、第2バネ材料層104Uを、NMP(N−メチル−ピロリドン)に浸漬させることで、支持基板900から剥離する(図18:S806)。
Next, as shown in FIG. 19F, the first
次に、図19(G)に示すように、フォトリソグラフィ法を用いて、第1バネ材料層104Dをパターニングし、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143を一体的に形成する(図18:S807)。これにより、第1バネ材料層104Dと第2バネ材料層104Uとから、バネ枠体部141、中央島部142、およびバネ部143が一体的に形成され、振動層51”が形成される。
Next, as shown in FIG. 19G, the first
以下、下ベース層16Dおよび上ベース層16Uを形成し(図18:S808)、電極102のエレクトレット材料に電荷をチャージし(図18:S809)、振動層51”、下ベース層16D、および上ベース層16Uを貼り合わせる(図18:S810)ことで、振動発電素子を形成する。
Thereafter, the
このような製造方法であっても、発電量の大きい振動発電素子を安価に形成することができる。さらに、振動部201Bがバネ材料層104に両主面側から埋め込まれているので、よりバネ材料層の機械的な信頼性を向上することができる。
Even with such a manufacturing method, a vibration power generation element with a large amount of power generation can be formed at low cost. Furthermore, since the
1,1’−振動発電素子、11,11’,11”,51,51’−振動層、13−側壁部材、16−ベース層、16U−上ベース層、16D−下ベース層、17−カバー層、101,601,701−Si基板、102,602,602D,602U−電極、103−凹部、104−バネ部材、105−開口部、106,606−配線電極、107,607−スルーホール、108−引き回し電極、111−Si枠体部、112−橋梁部、141−バネ枠体部、142−中央島部、143−バネ部、201、201’,201B,201B’−振動部、201D−下振動部、201U−上振動部、800−レジスト、900−支持基板、901−剥離層 1, 1'-vibration power generation element, 11, 11 ', 11 ", 51, 51'-vibration layer, 13-side wall member, 16-base layer, 16U-upper base layer, 16D-lower base layer, 17-cover Layer, 101, 601, 701-Si substrate, 102, 602, 602D, 602U-electrode, 103-recess, 104-spring member, 105-opening, 106,606-wiring electrode, 107,607-through hole, 108 -Leading electrode, 111-Si frame part, 112- Bridge part, 141-Spring frame part, 142-Central island part, 143-Spring part, 201, 201 ', 201B, 201B'-Vibrating part, 201D-Bottom Vibration part, 201U-upper vibration part, 800-resist, 900-support substrate, 901-peeling layer
Claims (11)
絶縁性基板表面に前記振動電極を形成して振動部を形成する工程と、
バネ材料層に前記振動部を配設して、前記振動層を形成する工程と、
絶縁性基板表面に前記固定電極を形成してベース層を形成する工程と、
前記振動層と前記ベース層とを、前記振動電極と前記固定電極とが対向するように貼り合わせる工程と、を有する振動発電素子の製造方法。 A method for manufacturing a vibration power generation element comprising a vibration layer in which a vibration electrode is formed and a base layer in which a fixed electrode is formed,
Forming the vibrating electrode on the surface of the insulating substrate to form a vibrating portion;
Disposing the vibration part on a spring material layer to form the vibration layer;
Forming the fixed electrode on the surface of the insulating substrate to form a base layer;
Bonding the vibration layer and the base layer so that the vibration electrode and the fixed electrode face each other.
前記振動部が接着される中央島部と、固定設置される枠体部と、該中央島部と枠体部とを繋ぐバネ部とからなる前記バネ材料層を形成する工程と、
前記中央島部、前記枠体部および前記バネ部が形成された後に、前記中央島部に前記振動部を接着する工程と、
を有する請求項1に記載の振動発電素子の製造方法。 The step of forming the vibration layer includes:
Forming the spring material layer composed of a central island part to which the vibrating part is bonded, a frame part fixedly installed, and a spring part connecting the central island part and the frame part;
After the central island portion, the frame body portion, and the spring portion are formed, bonding the vibrating portion to the central island portion;
The manufacturing method of the vibration electric power generation element of Claim 1 which has these.
平板のバネ材料層に前記振動部を配設する工程と、
振動部が配設された平板のバネ材料層に対して、前記振動部が配設される中央島部と、固定設置される枠体部と、該中央島部と枠体部とを繋ぐバネ部とを形成する工程と、
を有する請求項1に記載の振動発電素子の製造方法。 The step of forming the vibration layer includes:
Disposing the vibrating part on a flat spring material layer;
A flat island spring material layer on which a vibrating portion is disposed, a central island portion on which the vibrating portion is disposed, a frame body portion that is fixedly installed, and a spring that connects the central island portion and the frame body portion Forming a part;
The manufacturing method of the vibration electric power generation element of Claim 1 which has these.
前記振動部が前記バネ材料層に少なくとも部分的に埋め込まれるように配設する、請求項3に記載の振動発電素子の製造方法。 The step of forming the vibration layer includes:
The method for manufacturing a vibration power generation element according to claim 3, wherein the vibration part is disposed so as to be at least partially embedded in the spring material layer.
前記振動部が中央島部に埋め込まれるのみでなく、前記枠体部にも前記絶縁性基板が埋め込まれるように配設する、請求項4に記載の振動発電素子の製造方法。 The step of forming the vibration layer includes:
The method for manufacturing a vibration power generation element according to claim 4, wherein the vibration part is arranged not only to be embedded in a central island part but also to be embedded in the frame body part.
前記振動部と前記枠体部の絶縁性基板と該振動部および前記枠体部の絶縁性基板を繋ぐ橋梁部とから形成される形状で前記バネ材料層に配設する工程と、
前記中央島部と枠体部とバネ部とを形成する工程の後に、前記橋梁部を除去する工程と、
を有する請求項5に記載の振動発電素子の製造方法。 The step of forming the vibration layer includes:
Disposing on the spring material layer in a shape formed from the vibration part, an insulating substrate of the frame body part, and a bridge part connecting the vibration part and the insulating substrate of the frame body part;
After the step of forming the central island portion, the frame portion, and the spring portion, the step of removing the bridge portion;
The manufacturing method of the vibration electric power generation element of Claim 5 which has these.
前記両主面に接着された前記振動部のそれぞれに対向するように、前記振動層に対して、2つのベース層を貼り合わせる工程と、
を有する請求項1または請求項2に記載の振動発電素子の製造方法。 Adhering the vibrating portion to both opposing main surfaces of the central island portion of the spring material layer;
Bonding two base layers to the vibration layer so as to face each of the vibration parts bonded to the two main surfaces;
The manufacturing method of the vibration electric power generation element of Claim 1 or Claim 2 which has these.
前記絶縁性基板の両主面に形成された振動電極にそれぞれ対向するように、前記振動層に対して、2つのベース層を貼り合わせる工程と、
を有する請求項1または請求項3〜請求項6のいずれかに記載の振動発電素子の製造方法。 Forming the vibrating electrode on both principal surfaces of the insulating substrate;
Bonding two base layers to the vibrating layer so as to face the vibrating electrodes formed on both main surfaces of the insulating substrate;
The manufacturing method of the vibration electric power generation element in any one of Claim 1 or Claim 3-Claim 6 which has these.
前記バネ材料層の中央島部と枠体部とバネ部とを形成する工程はフォトリソグラフィ法を用いる、請求項1〜請求項8のいずれかに記載の振動発電素子の製造方法。 A photosensitive material is used for the spring material layer,
The method for manufacturing a vibration power generation element according to claim 1, wherein the step of forming the central island portion, the frame body portion, and the spring portion of the spring material layer uses a photolithography method.
絶縁性基板表面に前記振動電極が形成された振動部と、
感光性材料からなり、中央島部と枠体部と、該中央島部および枠体部を繋ぐバネ部とからなるバネ材料層の前記中央島部に前記振動部を配設してなる前記振動層と、
絶縁性基板表面に前記固定電極が形成され、該固定電極が前記振動電極に対向して配置されるように、前記振動部の前記枠体部と貼り付けられた少なくとも1つの前記ベース層と、
を備える振動発電素子。 A vibration power generation element comprising a vibration layer in which a vibration electrode is formed and a base layer in which a fixed electrode is formed,
A vibrating portion in which the vibrating electrode is formed on an insulating substrate surface;
The vibration made of a photosensitive material, wherein the vibration portion is disposed on the central island portion of a spring material layer including a central island portion, a frame body portion, and a spring portion connecting the central island portion and the frame body portion. Layers,
The fixed electrode is formed on the surface of the insulating substrate, and the fixed electrode is disposed so as to face the vibrating electrode.
A vibration power generation element comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009164379A JP2011024278A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009164379A JP2011024278A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011024278A true JP2011024278A (en) | 2011-02-03 |
Family
ID=43633829
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009164379A Pending JP2011024278A (en) | 2009-07-13 | 2009-07-13 | Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011024278A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013059148A (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Seiko Instruments Inc | Power generator, electrical apparatus, and portable clock |
JP2015016521A (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 日本電信電話株式会社 | Spring, microstructure, and method of manufacturing spring |
RU2648248C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-03-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Stand for liner studies |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004326083A (en) * | 2003-04-09 | 2004-11-18 | Seiko Instruments Inc | Method for manufacturing mirror, and mirror device |
JP2008167231A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Device for generating electrostatic inductive power |
JP2009011149A (en) * | 2007-05-29 | 2009-01-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Energy converter |
JP2009095181A (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Panasonic Corp | Electrostatic induction generator and generating method using the same |
WO2009054251A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-04-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Power generating apparatus |
-
2009
- 2009-07-13 JP JP2009164379A patent/JP2011024278A/en active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004326083A (en) * | 2003-04-09 | 2004-11-18 | Seiko Instruments Inc | Method for manufacturing mirror, and mirror device |
JP2008167231A (en) * | 2006-12-28 | 2008-07-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Device for generating electrostatic inductive power |
JP2009011149A (en) * | 2007-05-29 | 2009-01-15 | Sanyo Electric Co Ltd | Energy converter |
JP2009095181A (en) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Panasonic Corp | Electrostatic induction generator and generating method using the same |
WO2009054251A1 (en) * | 2007-10-25 | 2009-04-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Power generating apparatus |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6013038015; 堤野匠,ほか4名: '大変形MEMS振動構造を有したエレクトレット発電器の開発' 第12回動力・エネルギー技術シンポジウム講演論文集 , 20070613, p.35-36, 社団法人日本機械学会 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2013059148A (en) * | 2011-09-07 | 2013-03-28 | Seiko Instruments Inc | Power generator, electrical apparatus, and portable clock |
JP2015016521A (en) * | 2013-07-10 | 2015-01-29 | 日本電信電話株式会社 | Spring, microstructure, and method of manufacturing spring |
RU2648248C1 (en) * | 2017-02-22 | 2018-03-23 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом") | Stand for liner studies |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5237705B2 (en) | Power generation device | |
JP4767369B1 (en) | Piezoelectric power generation element and power generation method using piezoelectric power generation element | |
US7851967B2 (en) | Electrostatic induction generator | |
JP2008112781A (en) | Electret element and electrostatic operation device | |
JPWO2012008113A1 (en) | Micro-electromechanical generator and electrical equipment using the same | |
WO2019221116A1 (en) | Mems microphone | |
JP2011036089A (en) | Oscillating power-generation element and manufacturing method thereof | |
JP4737535B2 (en) | Condenser microphone | |
JP2007228345A (en) | Capacitor microphone | |
JP2011024278A (en) | Method of manufacturing oscillating power generating element, and power generation element | |
JP2007243757A (en) | Condenser microphone | |
WO2011136312A1 (en) | Vibration power generation device and method for manufacturing same | |
JP2007243768A (en) | Condenser microphone | |
JP2019033631A (en) | Mems vibration element and manufacturing method therefor, and vibration power generation element | |
JP2011091318A (en) | Power generation device | |
JP4737720B2 (en) | Diaphragm, manufacturing method thereof, condenser microphone having the diaphragm, and manufacturing method thereof | |
WO2020153362A1 (en) | Vibration power generation element | |
JP5203794B2 (en) | Fine structure | |
JP2015080013A (en) | Vibrator, oscillator, electronic apparatus and movable body | |
JP5307955B1 (en) | Micro-electromechanical generator and electrical equipment using the same | |
JP4611005B2 (en) | Sensor element | |
KR101012617B1 (en) | Acoustic transducer, method for manufacturing the same and acoustic device having the same | |
JP6673479B2 (en) | Piezoelectric transformer | |
JP2015080012A (en) | Vibrator, oscillator, electronic apparatus and movable body | |
JP2023091648A (en) | Method for manufacturing vibration device and vibration device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120530 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130726 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20130806 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20131210 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |