JP2017228584A - Electret substrate, method of manufacturing the same, and electromechanical transducer - Google Patents

Electret substrate, method of manufacturing the same, and electromechanical transducer Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the potential difference between a base portion and a charging layer of an electret substrate and also to increase output of an electromechanical transducer which utilizes the electret substrate.SOLUTION: Disclosed is an electret substrate (50) which is composed of a charging part of an electromechanical transducer in which transformation between electric power and mechanical power is performed by utilizing electrostatic interaction between the charging part and a counter electrode. This electret substrate includes: a base (51) composed of Si; a first SiOlayer (52) formed on the base; an Si layer (53) formed on the first SiOlayer; and a second SiOlayer (54) which is formed on the Si layer and contains a positive ion (K+).SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、エレクトレット基板、その製造方法、および電気機械変換器に関する。   The present invention relates to an electret board, a manufacturing method thereof, and an electromechanical transducer.

半永久的に電荷を保持する性質を持つエレクトレットを利用することで発生する静電的な相互作用により電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器が知られている。例えば、特許文献１には、エレクトレット電極とその対向電極とを相対移動させることによって生じる静電誘導を利用して発電する発電装置が記載されている。また、特許文献２には、電極に電圧を印加したときにエレクトレットとの間で生じる静電気力を利用して移動子を駆動するエレクトレット駆動装置が記載されている。   2. Description of the Related Art An electromechanical converter that performs conversion between electric power and power by an electrostatic interaction generated by using an electret having a property of retaining a charge semipermanently is known. For example, Patent Document 1 describes a power generation device that generates power using electrostatic induction generated by relatively moving an electret electrode and its counter electrode. Patent Document 2 describes an electret driving device that drives a moving element by using an electrostatic force generated between the electret when a voltage is applied to an electrode.

また、特許文献３には、Ｓｉ基板の表面にウェット酸化（熱酸化）によりＫ＋イオンを含むＳｉＯ２層を形成し、その基板の上下端を電極で挟んでヒーターで加熱しながらバイアス電圧を印加して、Ｋ＋イオンをＳｉＯ２層の表面に移動させることで、Ｋ＋イオンを含むＳｉＯ２層のエレクトレットを備えたエレクトレット基板を製造する方法が記載されている。 In Patent Document 3, a SiO 2 layer containing K + ions is formed on the surface of a Si substrate by wet oxidation (thermal oxidation), and a bias voltage is applied while the substrate is sandwiched between electrodes and heated by a heater. to, by moving the K + ions on the surface of the SiO 2 layer, a method of manufacturing an electret substrate with an electret SiO 2 layer containing K + ions is described.

特許文献４には、Ｓｉ基板の上に、このＳｉの基材に接するように設けられた第１のＳｉＯ２層と、第１のＳｉＯ２層の上に、この第１のＳｉＯ２層に接するように設けられたイオン不透過膜と、イオン不透過膜の上に、このイオン不透過膜に接するように設けられた第２のＳｉＯ２層とを備え、第１のＳｉＯ２層にアルカリイオンを含有しているエレクトレット膜が記載されている。 In Patent Document 4, the first SiO 2 layer provided on the Si substrate so as to be in contact with the Si base material, and the first SiO 2 layer are formed on the first SiO 2 layer. An ion-impermeable film provided so as to be in contact; and a second SiO 2 layer provided so as to be in contact with the ion-impermeable film on the ion-impermeable film, wherein the first SiO 2 layer includes an alkali An electret film containing ions is described.

特開２０１５−１９２５７７号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2015-192577 特開２００５−３４１６７５号公報JP 2005-341675 A 特開２０１４−０４９５５７号公報JP 2014-049557 A 特開２０１３−０１３２５６号公報JP2013-013256A

電気機械変換器にエレクトレットを利用するためには、エレクトレットの表面電位（エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差）はなるべく高いことが望ましい。エレクトレットの表面電位Ｖは、帯電層の電荷密度σおよび膜厚ｄに比例する（Ｖ∝σｄとなる）ので、表面電位Ｖを増加させるためには、電荷密度σまたは膜厚ｄを増加させる必要がある。しかしながら、特許文献３，４の方法で製造されたエレクトレットでは、電荷密度σはカリウムの含有量に依存するため、その量は大きく増加させることは難しい。また、膜厚ｄはＳｉＯ２層の熱酸化膜の厚さであるため、膜厚を大きくするには長時間を要し、膜厚の大きさにも限界がある。したがって、表面電位Ｖを大きくすることは困難である。 In order to use the electret for the electromechanical converter, it is desirable that the surface potential of the electret (potential difference between the base portion of the electret substrate and the charged layer) be as high as possible. Since the surface potential V of the electret is proportional to the charge density σ and the film thickness d of the charging layer (V∝σd), it is necessary to increase the charge density σ or the film thickness d in order to increase the surface potential V. There is. However, in the electret manufactured by the methods of Patent Documents 3 and 4, since the charge density σ depends on the potassium content, it is difficult to greatly increase the amount. Further, since the film thickness d is the thickness of the thermal oxide film of the SiO 2 layer, it takes a long time to increase the film thickness, and the film thickness is limited. Therefore, it is difficult to increase the surface potential V.

そこで、本発明は、エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差を大きくすること、およびエレクトレット基板を利用する電気機械変換器の出力を大きくすることを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to increase the potential difference between the base portion of the electret board and the charged layer, and to increase the output of the electromechanical converter that uses the electret board.

帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の帯電部を構成するエレクトレット基板であって、Ｓｉで構成された基台と、基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層と、第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層と、Ｓｉ層の上に形成されており正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層とを有することを特徴とするエレクトレット基板が提供される。 An electret substrate that constitutes a charging portion of an electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using electrostatic interaction between a charging portion and a counter electrode, and is a substrate made of Si A base, a first SiO 2 layer formed on the base, an Si layer formed on the first SiO 2 layer, and a first layer formed on the Si layer and containing positive ions There is provided an electret substrate comprising two SiO 2 layers.

上記のエレクトレット基板では、第１のＳｉＯ２層の厚さは第２のＳｉＯ２層の厚さよりも大きいことが好ましい。 In the above electret substrate, the thickness of the first SiO 2 layer is preferably greater than the thickness of the second SiO 2 layer.

また、帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の帯電部を構成するエレクトレット基板の製造方法であって、Ｓｉで構成された基台、基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層、および第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層を有する基板を、正イオンを含む雰囲気中で熱酸化させて、正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層をＳｉ層の上に形成する工程と、第２のＳｉＯ２層の上方に負極を設置し、Ｓｉ層を正極に接続して、第２のＳｉＯ２層に電圧を印加することにより、第２のＳｉＯ２層を帯電させる工程とを有することを特徴とする製造方法が提供される。 In addition, there is provided a method of manufacturing an electret substrate that constitutes a charging unit of an electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using an electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode. A substrate having a base composed of: a first SiO 2 layer formed on the base, and an Si layer formed on the first SiO 2 layer is heated in an atmosphere containing positive ions. Forming a second SiO 2 layer containing positive ions on the Si layer by oxidation, placing a negative electrode above the second SiO 2 layer, connecting the Si layer to the positive electrode, by applying a voltage to the SiO 2 layer, the manufacturing method characterized in that it comprises a step of charging a second SiO 2 layer is provided.

また、帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器であって、可動支持部とともに移動可能な可動部材と、可動部材に対向して固定配置された固定基板と、可動部材と固定基板のうちの一方の同一面上に、可動部材の移動方向に間隔を空けて移動方向に配置された複数の帯電部と、可動部材と固定基板のうちの他方における複数の帯電部に対向する面上に、移動方向に配置された複数の対向電極とを有し、複数の帯電部のそれぞれが、Ｓｉで構成された基台、基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層、第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層、およびＳｉ層の上に形成されており正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層を有することを特徴とする電気機械変換器が提供される。 An electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using an electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode, and a movable member movable with the movable support unit, A fixed substrate fixedly disposed facing the member, and a plurality of charging units disposed in the movement direction at intervals in the movement direction of the movable member on the same surface of one of the movable member and the fixed substrate; The movable member and the fixed substrate have a plurality of counter electrodes arranged in a moving direction on a surface facing the plurality of charging units on the other side, and each of the plurality of charging units is made of Si. A base, a first SiO 2 layer formed on the base, a Si layer formed on the first SiO 2 layer, and a second containing positive ions formed on the Si layer An electromechanical transducer characterized by having a SiO 2 layer is provided.

本発明によれば、本構成を有しない場合と比べて、エレクトレット基板の基台部分と帯電層との間の電位差が大きくなり、また、エレクトレット基板を利用する電気機械変換器の出力が大きくなる。   According to the present invention, the potential difference between the base portion of the electret substrate and the charging layer is increased and the output of the electromechanical converter using the electret substrate is increased as compared with the case without this configuration. .

エレクトレット基板５０の製造工程を説明する模式的な断面図である。5 is a schematic cross-sectional view illustrating a manufacturing process of electret substrate 50. FIG. 電気機械変換器１の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an electromechanical converter 1. FIG. 電気機械変換器１内のアクチュエータ１０の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of an actuator 10 in the electromechanical transducer 1. エレクトレット基板５０における下側のＳｉＯ２層５２の厚さと電気機械変換器１で発生する力の大きさとの関係を示すグラフである。6 is a graph showing the relationship between the thickness of the lower SiO 2 layer 52 in the electret substrate 50 and the magnitude of the force generated in the electromechanical transducer 1. 他の電気機械変換器２の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of another electromechanical converter 2. 電気機械変換器２内の発電部１０’の斜視図である。4 is a perspective view of a power generation unit 10 ′ in the electromechanical converter 2. FIG. さらに他の電気機械変換器３の概略構成図である。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of still another electromechanical converter 3.

以下、図面を参照して、エレクトレット基板、その製造方法、および電気機械変換器について詳細に説明する。ただし、本発明は図面または以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。   Hereinafter, an electret substrate, a manufacturing method thereof, and an electromechanical transducer will be described in detail with reference to the drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the drawings or the embodiments described below.

図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は、エレクトレット基板５０の製造工程を説明する模式的な断面図である。   FIG. 1A to FIG. 1D are schematic cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the electret substrate 50.

エレクトレット基板５０は、単なるＳｉ基板ではなく、図１（Ａ）に示すＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板５０’を用いて作製される。ＳＯＩ基板５０’は、Ｓｉで構成された基台５１、基台５１の上に形成されたＳｉＯ２層５２、およびＳｉＯ２層５２の上に形成されたＳｉ層５３を有する基板である。ＳＯＩ基板５０’としては、市販のＳＯＩ基板を使用してもよいし、Ｓｉウエハ上にＳｉＯ２層を蒸着またはスパッタなどで形成し、その上にＳｉ層を蒸着またはスパッタなどで形成して作製された基板を使用してもよい。なお、Ｓｉ層５３のＳｉは単結晶である必要はない。 The electret substrate 50 is manufactured using an SOI (Silicon on Insulator) substrate 50 ′ shown in FIG. The SOI substrate 50 ′ is a substrate having a base 51 made of Si, a SiO 2 layer 52 formed on the base 51, and a Si layer 53 formed on the SiO 2 layer 52. As the SOI substrate 50 ′, a commercially available SOI substrate may be used, or a SiO 2 layer is formed on a Si wafer by vapor deposition or sputtering, and a Si layer is formed thereon by vapor deposition or sputtering. A prepared substrate may be used. Note that Si in the Si layer 53 does not need to be a single crystal.

エレクトレット基板５０の製造時には、まず、図１（Ｂ）に示すように、Ｋ＋イオン（カリウムイオン）を含む雰囲気中でＳＯＩ基板５０’の表面のＳｉ層５３を熱酸化させて、Ｋ＋イオンを含有するＳｉＯ２層５４をＳｉ層５３の上に形成する（熱酸化工程）。熱酸化は、ＳＯＩ基板５０’を熱酸化炉の中に入れ、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液内に窒素ガスを通過させて（バブリング）、ＫＯＨの蒸気と窒素ガスを炉内に導入することにより行われる。その際、Ｓｉ層５３の厚さ方向の全体ではなく、上層部のみを熱酸化させてＳｉＯ２層５４とし、Ｓｉ層５３の下層部はＳｉのままにする。これにより、Ｋ＋イオンが内部に浸透した酸化膜であるＳｉＯ２層５４が、Ｓｉ層５３の表面に形成される。ＳｉＯ２層５２は第１のＳｉＯ２層に、ＳｉＯ２層５４は第２のＳｉＯ２層に相当する。 When manufacturing the electret substrate 50, first, as shown in FIG. 1B, the Si layer 53 on the surface of the SOI substrate 50 ′ is thermally oxidized in an atmosphere containing K + ions (potassium ions) to contain K + ions. The SiO 2 layer 54 to be formed is formed on the Si layer 53 (thermal oxidation step). In the thermal oxidation, the SOI substrate 50 ′ is put into a thermal oxidation furnace, nitrogen gas is passed through an aqueous solution of potassium hydroxide (KOH) (bubbling), and KOH vapor and nitrogen gas are introduced into the furnace. Is done. At that time, not the entire Si layer 53 in the thickness direction but only the upper layer portion is thermally oxidized to form the SiO 2 layer 54, and the lower layer portion of the Si layer 53 remains Si. As a result, an SiO 2 layer 54 that is an oxide film into which K + ions have permeated is formed on the surface of the Si layer 53. The SiO 2 layer 52 corresponds to the first SiO 2 layer, and the SiO 2 layer 54 corresponds to the second SiO 2 layer.

続いて、図１（Ｃ）に示すように、ＳｉＯ２層５４の上方に負極５５を設置し、Ｓｉ層５３を正極（ＧＮＤ）に接続して、例えばヒーターで加熱しながら１０００Ｖ程度の電圧をＳｉＯ２層５４に印加することにより、ＳｉＯ２層５４を帯電させる（帯電工程）。これにより、ＳｉＯ２層５４内のＫ＋イオンはＳｉＯ２層５４の上面に移動し、その上面からＳＯＩ基板５０’の外部に飛散するので、ＳｉＯ２層５４の上面には負電荷が残り、結果としてＳｉＯ２層５４は負に帯電する。下側のＳｉＯ２層５２は絶縁層であるため、帯電時には、Ｓｉの基台５１ではなく、ＳｉＯ２層５２の上側にあるＳｉ層５３を正極とする。なお、Ｓｉ層５３は厚さが例えば数μｍと薄く、側面からＧＮＤ用の電極端子を当てることが難しいので、電圧を印加するためには、上側のＳｉＯ２層５４にエッチングなどにより部分的に穴を開けて、上側からＳｉ層５３に電極端子が当てられる。 Subsequently, as shown in FIG. 1C, a negative electrode 55 is placed above the SiO 2 layer 54, the Si layer 53 is connected to the positive electrode (GND), and a voltage of about 1000 V is applied while heating with a heater, for example. by applying the SiO 2 layer 54, to charge the SiO 2 layer 54 (charging step). Thus, K + ions in the SiO 2 layer 54 is moved to the upper surface of the SiO 2 layer 54, since scattered from the upper surface to the outside of the SOI substrate 50 ', the upper surface of the SiO 2 layer 54 remains negative charge, results As a result, the SiO 2 layer 54 is negatively charged. Since the lower SiO 2 layer 52 is an insulating layer, at the time of charging, not the Si base 51 but the Si layer 53 on the upper side of the SiO 2 layer 52 is used as a positive electrode. Since the Si layer 53 is as thin as several μm, for example, and it is difficult to apply a GND electrode terminal from the side surface, in order to apply a voltage, the upper SiO 2 layer 54 is partially etched or the like. A hole is opened and an electrode terminal is applied to the Si layer 53 from above.

以上の熱酸化工程と帯電工程により、図１（Ｄ）に示すエレクトレット基板５０が完成する。エレクトレット基板５０は、Ｓｉで構成された基台５１と、基台５１の上に形成されたＳｉＯ２層５２と、ＳｉＯ２層５２の上に形成されたＳｉ層５３と、Ｓｉ層５３の上に形成されておりＫ＋イオンを含有するＳｉＯ２層（帯電層）５４とを有する。エレクトレット基板５０の使用時には、基台５１が接地（ＧＮＤに接続）される。 The electret substrate 50 shown in FIG. 1D is completed by the above thermal oxidation process and charging process. The electret substrate 50 includes a base 51 made of Si, a SiO 2 layer 52 formed on the base 51, a Si layer 53 formed on the SiO 2 layer 52, and a top of the Si layer 53. And an SiO 2 layer (charged layer) 54 containing K + ions. When the electret board 50 is used, the base 51 is grounded (connected to GND).

エレクトレット基板５０では、図１（Ｄ）に示すように、２つのＳｉＯ２層５２，５４をコンデンサの直列接続とみなすことができる。下側のＳｉＯ２層５２の静電容量をＣ１、上側のＳｉＯ２層５４の静電容量をＣ２とすると、基台５１を接地としたときのＳｉＯ２層５４の表面電位Ｖは、Ｃ１とＣ２を直列に繋いだ合成容量Ｃによって決まる。すなわち、Ｃ＝Ｃ１Ｃ２／（Ｃ１＋Ｃ２）であるからＣ＜Ｃ２であり、表面電位Ｖは、ＳｉＯ２層５４の電荷量をＱとすると、Ｖ＝Ｑ／Ｃ＞Ｑ／Ｃ２である。Ｓｉ基板上にＫ＋イオン含有のＳｉＯ２層５４を直接形成してエレクトレットを作製した場合の表面電位Ｖ２は、電荷量Ｑが同じであるとするとＶ２＝Ｑ／Ｃ２であるから、Ｖ＞Ｖ２である。すなわち、ＳＯＩ基板５０’から作製されたエレクトレット基板５０の表面電位は、Ｓｉ基板から作製されたエレクトレットの表面電位と比べて大きくなる。 In the electret substrate 50, as shown in FIG. 1D, the two SiO 2 layers 52 and 54 can be regarded as a series connection of capacitors. When the capacitance of the lower SiO 2 layer 52 is C1, and the capacitance of the upper SiO 2 layer 54 is C2, the surface potential V of the SiO 2 layer 54 when the base 51 is grounded is C1. It is determined by the combined capacitance C in which C2 is connected in series. That is, since C = C1C2 / (C1 + C2), C <C2, and the surface potential V is V = Q / C> Q / C2 where the charge amount of the SiO 2 layer 54 is Q. The surface potential V2 when the electret is manufactured by directly forming the K + ion-containing SiO 2 layer 54 on the Si substrate is V2 = Q / C2 if the charge amount Q is the same. is there. That is, the surface potential of the electret substrate 50 manufactured from the SOI substrate 50 ′ is larger than the surface potential of the electret manufactured from the Si substrate.

エレクトレットを駆動装置（モータ）または発電装置などの電気機械変換器に利用した場合の出力は、エレクトレットの表面電位の大きさに比例する。このため、電気機械変換器のエレクトレットとして上記のエレクトレット基板５０を利用すれば、モータの発生力や発電装置の出力も大きくすることができる。   The output when the electret is used in an electromechanical converter such as a drive device (motor) or a power generation device is proportional to the surface potential of the electret. For this reason, if said electret board | substrate 50 is utilized as an electret of an electromechanical converter, the generating force of a motor and the output of an electric power generating apparatus can also be enlarged.

エレクトレット基板５０における上側のＳｉＯ２層５４の厚さは例えば１μｍ程度であり、この場合、下側のＳｉＯ２層５２の厚さは１μｍ以上あればよい。誘電率はＳｉＯ２層５２，５４のどちらも同じであるから、同程度の厚さの絶縁層が２つあれば、全体の合成容量は上側のＳｉＯ２層５４が単独である場合よりも小さくなる。下側のＳｉＯ２層５２は厚い方がよいが、厚くしすぎると製造コストが高くなるため、実用上は、ＳｉＯ２層５２の厚さの上限は２０μｍ程度である。したがって、ＳｉＯ２層５２の厚さは、ＳｉＯ２層５４の厚さよりも大きく、１〜２０μｍの範囲内であることが好ましく、実用上は５μｍ程度であることが最も好ましい。また、Ｓｉ層５３の厚さは２〜数十μｍの範囲内であればよく、数μｍ程度であることが好ましい。なお、基台５１の厚さは２００〜６００μｍ程度あればよい。 The thickness of the upper SiO 2 layer 54 in the electret substrate 50 is, for example, about 1 μm. In this case, the thickness of the lower SiO 2 layer 52 may be 1 μm or more. Since the dielectric constant is the same for both of the SiO 2 layers 52 and 54, if there are two insulating layers having the same thickness, the total combined capacity is smaller than when the upper SiO 2 layer 54 is alone. Become. The lower SiO 2 layer 52 is preferably thicker, but if it is too thick, the manufacturing cost increases. Therefore, practically, the upper limit of the thickness of the SiO 2 layer 52 is about 20 μm. Therefore, the thickness of the SiO 2 layer 52 is larger than the thickness of the SiO 2 layer 54, preferably in the range of 1 to 20 μm, and most practically about 5 μm. The thickness of the Si layer 53 may be in the range of 2 to several tens of micrometers, and is preferably about several micrometers. In addition, the thickness of the base 51 should just be about 200-600 micrometers.

なお、エレクトレット基板を製造するための正イオンは、必ずしもＫ＋イオンでなくてもよい。すなわち、上記で説明した製造方法の熱酸化工程では、水酸化カリウム水溶液の代わりに、Ｋ＋イオン以外の正イオンまたはアルカリイオンを含有する水溶液を用いてもよい。   The positive ions for manufacturing the electret substrate are not necessarily K + ions. That is, in the thermal oxidation step of the manufacturing method described above, an aqueous solution containing positive ions or alkali ions other than K + ions may be used instead of the potassium hydroxide aqueous solution.

エレクトレット基板５０における下側のＳｉＯ２層５２は、１層に限らず、複数層であってもよい。例えば、基台５１の上にＳｉＯ２層とＳｉ層が複数回交互に積層され、エレクトレット基板の上端に、Ｋ＋イオンを含有するＳｉＯ２層５４が形成されていてもよい。この場合でも、１つのＳｉＯ２層５２の厚さを大きくしたのと同じ効果が得られるので、Ｓｉ基板から作製された場合と比べて、エレクトレットの表面電位を大きくすることができる。 The lower SiO 2 layer 52 in the electret substrate 50 is not limited to one layer, and may be a plurality of layers. For example, the SiO 2 layer and the Si layer may be alternately stacked on the base 51 a plurality of times, and the SiO 2 layer 54 containing K + ions may be formed on the upper end of the electret substrate. Even in this case, since the same effect as that obtained by increasing the thickness of one SiO 2 layer 52 can be obtained, the surface potential of the electret can be increased as compared with the case where the thickness is made from the Si substrate.

また、エレクトレット基板の製造には、ＳＯＩ基板として、図１（Ａ）のＳＯＩ基板５０’の上にＣＹＴＯＰ（登録商標）などによる樹脂層が形成されたものを使用してもよい。この場合、上記の帯電工程では、ＳＯＩ基板の上側のＳｉ層をＧＮＤとして、コロナ放電により帯電させてもよい。こうして製造されたエレクトレット基板でも、Ｓｉの基台をＧＮＤとして使用すれば、エレクトレット基板５０と同様に、Ｓｉ基板から作製された場合と比べて表面電位が大きくなり、モータまたは発電機に利用した際の出力も大きくなる。   In manufacturing the electret substrate, an SOI substrate in which a resin layer made of CYTOP (registered trademark) or the like is formed on the SOI substrate 50 ′ in FIG. 1A may be used. In this case, in the above charging step, the upper Si layer of the SOI substrate may be set to GND and charged by corona discharge. Even in the case of the electret substrate manufactured in this way, if the Si base is used as GND, as with the electret substrate 50, the surface potential is larger than that produced from the Si substrate, and when used for a motor or a generator. The output of increases.

以下では、エレクトレット基板５０を利用した電気機械変換器の例を説明する。   Below, the example of the electromechanical converter using the electret board | substrate 50 is demonstrated.

図２は、電気機械変換器１の概略構成図である。また、図３は、電気機械変換器１内のアクチュエータ１０の斜視図である。電気機械変換器１は、アクチュエータ１０および駆動部２０を有する。アクチュエータ１０は、主要な構成要素として、回転軸１１、回転部材１２、固定基板１３、エレクトレット部１４および対向電極１５，１６を有する。電気機械変換器１は、駆動部２０に入力された電気信号をもとに、エレクトレット部１４と対向電極１５，１６との間の静電気力を利用して回転部材１２を回転させることにより電力から動力を取り出す駆動装置（モータ）である。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the electromechanical converter 1. FIG. 3 is a perspective view of the actuator 10 in the electromechanical transducer 1. The electromechanical converter 1 includes an actuator 10 and a drive unit 20. The actuator 10 includes a rotating shaft 11, a rotating member 12, a fixed substrate 13, an electret part 14, and counter electrodes 15 and 16 as main components. The electromechanical converter 1 uses electric power input to the drive unit 20 to generate electric power by rotating the rotating member 12 using electrostatic force between the electret unit 14 and the counter electrodes 15 and 16. It is a drive device (motor) which takes out motive power.

回転軸１１は、可動支持部の一例であり、回転部材１２の回転中心となる軸である。その上下端は、軸受けを介して、図示しない電気機械変換器１の筐体に固定されている。   The rotation shaft 11 is an example of a movable support portion, and is a shaft that is the rotation center of the rotation member 12. The upper and lower ends are fixed to the housing of the electromechanical transducer 1 (not shown) via bearings.

回転部材１２は、可動部材の一例であり、金属、ガラスまたはシリコン基板などの周知の基板材料で構成される。回転部材１２は、例えば円板状の形状を有し、その中心で回転軸１１に接続している。回転部材１２は、駆動部２０に入力された電気信号に応じてエレクトレット部１４と対向電極１５，１６との間で発生する静電気力により、回転軸１１の周りを、図３の矢印Ｃ方向（すなわち、時計回りおよび反時計回り）に回転可能である。回転部材１２には、重量を軽くするために、円周方向に沿って等間隔に、略台形状の複数の貫通孔１２２が形成されている。   The rotating member 12 is an example of a movable member, and is made of a known substrate material such as a metal, glass, or silicon substrate. The rotating member 12 has, for example, a disk shape, and is connected to the rotating shaft 11 at the center thereof. The rotating member 12 moves around the rotating shaft 11 in the direction indicated by the arrow C in FIG. 3 by electrostatic force generated between the electret unit 14 and the counter electrodes 15 and 16 in accordance with an electric signal input to the driving unit 20. That is, it can be rotated clockwise and counterclockwise. A plurality of substantially trapezoidal through holes 122 are formed in the rotating member 12 at equal intervals along the circumferential direction in order to reduce the weight.

固定基板１３は、ガラスエポキシ基板などの周知の基板材料で構成された部材である。固定基板１３は、例えば円板状の形状を有し、回転部材１２の下側で回転部材１２に対向して配置され、その中心を回転軸１１が貫通している。ただし、固定基板１３は、回転部材１２とは異なり、回転可能な部材ではなく、電気機械変換器１の筐体に対して固定されている。   The fixed substrate 13 is a member made of a known substrate material such as a glass epoxy substrate. The fixed substrate 13 has, for example, a disk shape, is disposed on the lower side of the rotating member 12 so as to face the rotating member 12, and the rotating shaft 11 passes through the center thereof. However, unlike the rotating member 12, the fixed substrate 13 is not a rotatable member but is fixed to the housing of the electromechanical converter 1.

エレクトレット部１４は、帯電層を備えた帯電部の一例であり、固定基板１３に対向する回転部材１２の下面１２１に形成されている。アクチュエータ１０では、回転部材１２の下面１２１に、略台形状の複数のエレクトレット部１４が、略台形状の貫通孔１２２を間に挟んで、回転部材１２の回転方向に間隔を空けて回転軸１１の周りに等間隔に配置されている。各エレクトレット部１４は、図１（Ｄ）に示したエレクトレット基板５０で構成されており、ＳｉＯ２層５４が対向電極１５，１６に対向するように配置され、基台５１が接地されている。 The electret unit 14 is an example of a charging unit including a charging layer, and is formed on the lower surface 121 of the rotating member 12 facing the fixed substrate 13. In the actuator 10, a plurality of substantially trapezoid electret portions 14 are sandwiched between the substantially trapezoidal through holes 122 on the lower surface 121 of the rotating member 12, and the rotating shaft 11 is spaced apart in the rotational direction of the rotating member 12. Are arranged at equal intervals around. Each electret portion 14 is composed of the electret substrate 50 shown in FIG. 1D, and is disposed so that the SiO 2 layer 54 faces the counter electrodes 15 and 16, and the base 51 is grounded.

対向電極１５，１６は、回転部材１２に対向する固定基板１３の上面１３１に形成されている。アクチュエータ１０では、固定基板１３の上面１３１に、エレクトレット部１４と同じ略台形状の対向電極１５，１６が、回転軸１１の周りに交互に配置されている。エレクトレット部１４と対向電極１５の個数、およびエレクトレット部１４と対向電極１６の個数は、それぞれ同じである。   The counter electrodes 15 and 16 are formed on the upper surface 131 of the fixed substrate 13 that faces the rotating member 12. In the actuator 10, the substantially trapezoidal counter electrodes 15 and 16, which are the same as the electret portions 14, are alternately arranged around the rotation shaft 11 on the upper surface 131 of the fixed substrate 13. The number of electret parts 14 and counter electrodes 15 and the number of electret parts 14 and counter electrodes 16 are the same.

なお、エレクトレット部１４は回転部材１２と固定基板１３のいずれか一方に配置し、対向電極１５，１６は回転部材１２と固定基板１３のうちの他方に配置すればよい。このため、上記とは逆に、エレクトレット部１４を固定基板１３の上面１３１に配置し、対向電極１５，１６を回転部材１２の下面１２１に配置してもよい。   The electret portion 14 may be disposed on one of the rotating member 12 and the fixed substrate 13, and the counter electrodes 15 and 16 may be disposed on the other of the rotating member 12 and the fixed substrate 13. Therefore, contrary to the above, the electret portion 14 may be disposed on the upper surface 131 of the fixed substrate 13, and the counter electrodes 15 and 16 may be disposed on the lower surface 121 of the rotating member 12.

駆動部２０は、アクチュエータ１０を駆動するための回路であり、クロック２１および比較器２２，２３を有する。駆動部２０は、極性が交互に切り替わる電圧を複数の対向電極１５，１６に印加して、複数のエレクトレット部１４と複数の対向電極１５，１６との間で発生する静電気力により回転部材１２を回転させる。   The drive unit 20 is a circuit for driving the actuator 10 and includes a clock 21 and comparators 22 and 23. The drive unit 20 applies a voltage whose polarity is alternately switched to the plurality of counter electrodes 15 and 16, and causes the rotating member 12 to be driven by the electrostatic force generated between the plurality of electret units 14 and the plurality of counter electrodes 15 and 16. Rotate.

クロック２１の出力は比較器２２，２３の入力に接続され、比較器２２の出力は複数の対向電極１５に、比較器２３の出力は複数の対向電極１６に、それぞれ電気配線を介して接続されている。比較器２２，２３は、それぞれクロック２１からの入力信号の電位と接地電位とを比較し、その結果を２値で出力するが、比較器２２，２３の出力信号は互いに逆の符号である。クロック２１からの入力信号がＨのときには、対向電極１５は＋Ｖ、対向電極１６は−Ｖの電位になり、入力信号がＬのときには、対向電極１５は−Ｖ、対向電極１６は＋Ｖの電位になる。こうして、極性が交互に切り替わる電圧を駆動部２０が対向電極１５と対向電極１６の間に印加することにより、回転部材１２を回転させることができる。   The output of the clock 21 is connected to the inputs of the comparators 22 and 23, the output of the comparator 22 is connected to the plurality of counter electrodes 15, and the output of the comparator 23 is connected to the plurality of counter electrodes 16 via electric wiring. ing. The comparators 22 and 23 respectively compare the potential of the input signal from the clock 21 with the ground potential, and output the result as a binary value, but the output signals of the comparators 22 and 23 have opposite signs. When the input signal from the clock 21 is H, the counter electrode 15 has a potential of + V and the counter electrode 16 has a potential of −V. When the input signal is L, the counter electrode 15 has a potential of −V and the counter electrode 16 has a potential of + V. Become. In this way, the driving member 20 applies a voltage between the counter electrode 15 and the counter electrode 16 so that the polarity is switched alternately, whereby the rotating member 12 can be rotated.

図４は、エレクトレット基板５０における下側のＳｉＯ２層５２の厚さと電気機械変換器１で発生する力の大きさとの関係を示すグラフである。グラフの横軸ｄはＳｉＯ２層５２の厚さ（μｍ）を表し、グラフの縦軸Ｆは、駆動部２０でアクチュエータ１０を駆動したときに回転部材１２の回転方向に発生する力の大きさ（ｍＮ）を表す。このグラフは、ＳｉＯ２層５２の厚さｄを０〜５μｍの範囲内で変化させたときの発生力Ｆの変化をシミュレーションにより計算した結果を示す。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the lower SiO 2 layer 52 in the electret substrate 50 and the magnitude of the force generated in the electromechanical transducer 1. The horizontal axis d of the graph represents the thickness (μm) of the SiO 2 layer 52, and the vertical axis F of the graph represents the magnitude of the force generated in the rotating direction of the rotating member 12 when the actuator 10 is driven by the driving unit 20. Represents (mN). This graph shows the result of calculating by simulation the change in the generated force F when the thickness d of the SiO 2 layer 52 is changed within the range of 0 to 5 μm.

図４に示すように、ＳｉＯ２層５２がある（厚さｄが０μｍよりも大きい）と、Ｓｉ基板上にＫ＋イオン含有のＳｉＯ２層５４を直接形成してエレクトレットを作製した場合（厚さｄが０μｍである場合）よりも、発生力Ｆは大きくなる。そして、発生力Ｆは、ＳｉＯ２層５２の厚さｄが０〜５μｍの範囲内では、厚さｄに比例し、厚さｄとともに増加する。なお、詳細は図示しないが、ＳｉＯ２層５２の厚さが大きくなると、アクチュエータ１０の回転軸１１方向の引っ張り力も強くなり、軸受けとの間の摩擦力が発生するため、厚さｄと発生力Ｆの関係は単純な比例関係ではなくなる。 As shown in FIG. 4, when there is a SiO 2 layer 52 (thickness d is larger than 0 μm), an electret is produced by directly forming a K 2 ion-containing SiO 2 layer 54 on a Si substrate (thickness). The generated force F is larger than (when d is 0 μm). The generated force F is proportional to the thickness d and increases with the thickness d when the thickness d of the SiO 2 layer 52 is in the range of 0 to 5 μm. Although details are not shown, when the thickness of the SiO 2 layer 52 is increased, the tensile force in the direction of the rotary shaft 11 of the actuator 10 is also increased, and a frictional force is generated between the actuator 10 and the bearing. The relationship of F is not a simple proportional relationship.

図５は、他の電気機械変換器２の概略構成図である。また、図６は、電気機械変換器２内の発電部１０’の斜視図である。電気機械変換器２は、発電部１０’および蓄電部３０を有する。発電部１０’は、主要な構成要素として、回転軸１１、回転部材１２、固定基板１３、複数のエレクトレット部１４、複数の対向電極１５，１６および回転錘１７を有する。電気機械変換器２は、外部環境の運動エネルギーを用いて回転部材１２を回転させ、発電部１０’内で静電誘導により静電気を発生させることで動力から電力を取り出す発電装置である。   FIG. 5 is a schematic configuration diagram of another electromechanical transducer 2. FIG. 6 is a perspective view of the power generation unit 10 ′ in the electromechanical converter 2. The electromechanical converter 2 includes a power generation unit 10 ′ and a power storage unit 30. The power generation unit 10 ′ includes a rotating shaft 11, a rotating member 12, a fixed substrate 13, a plurality of electret units 14, a plurality of counter electrodes 15 and 16, and a rotating weight 17 as main components. The electromechanical converter 2 is a power generation device that extracts electric power from power by rotating the rotating member 12 using kinetic energy of the external environment and generating static electricity by electrostatic induction in the power generation unit 10 ′.

発電部１０’の構成要素のうち、回転軸１１、回転部材１２、固定基板１３、エレクトレット部１４および対向電極１５，１６は、アクチュエータ１０のものと同じである。電気機械変換器１と共通するこれらの構成要素についての重複する説明は省略する。電気機械変換器２は、電気機械変換器１のアクチュエータ１０に代えて蓄電部３０を有し、電気機械変換器２の対向電極１５，１６は、それぞれ電気配線を介して蓄電部３０に接続されている。   Among the components of the power generation unit 10 ′, the rotating shaft 11, the rotating member 12, the fixed substrate 13, the electret unit 14, and the counter electrodes 15 and 16 are the same as those of the actuator 10. A duplicate description of these components common to the electromechanical converter 1 is omitted. The electromechanical converter 2 includes a power storage unit 30 in place of the actuator 10 of the electromechanical converter 1, and the counter electrodes 15 and 16 of the electromechanical converter 2 are connected to the power storage unit 30 via electric wiring, respectively. ing.

回転錘１７は、回転軸１１の周りを図６の矢印Ｃ方向に回転可能な、重量バランスの偏りを有する錘であり、回転部材１２の上側に配置されている。回転錘１７は、例えば電気機械変換器２を携帯する人体の運動または電気機械変換器２が取り付けられた機械などの振動によって回転駆動されることで、回転部材１２を矢印Ｃ方向に回転させる。なお、回転軸１１に回転錘１７を取り付ける代わりに、回転部材１２に錘を取り付けて、回転部材１２自体を回転錘としてもよい。   The rotating weight 17 is a weight having a weight balance bias that can rotate around the rotating shaft 11 in the direction of arrow C in FIG. 6, and is disposed on the upper side of the rotating member 12. The rotary weight 17 is rotated by, for example, the movement of a human body carrying the electromechanical transducer 2 or the vibration of a machine to which the electromechanical transducer 2 is attached, thereby rotating the rotary member 12 in the direction of arrow C. Instead of attaching the rotating weight 17 to the rotating shaft 11, the rotating member 12 itself may be used as a rotating weight by attaching a weight to the rotating member 12.

回転錘１７が回転駆動されると、それに伴い、回転部材１２が回転して、エレクトレット部１４と対向電極１５，１６の間の重なり面積が増減する。例えば、エレクトレット部１４の内面に負電荷が保持されているとすると、回転部材１２の回転に伴い、対向電極１５，１６に引き寄せられる正電荷が増減して、対向電極１５と対向電極１６の間に交流電流が発生する。このようにして電流を発生させることにより、発電部１０’は静電誘導を利用した発電を行う。   When the rotary weight 17 is driven to rotate, the rotary member 12 rotates accordingly, and the overlapping area between the electret portion 14 and the counter electrodes 15 and 16 increases or decreases. For example, if a negative charge is held on the inner surface of the electret portion 14, the positive charge drawn to the counter electrodes 15 and 16 increases and decreases with the rotation of the rotating member 12, and the gap between the counter electrode 15 and the counter electrode 16 is increased. AC current is generated. By generating a current in this manner, the power generation unit 10 ′ performs power generation using electrostatic induction.

蓄電部３０は、整流回路３１および二次電池３２を有し、回転部材１２の回転に応じて複数のエレクトレット部１４と複数の対向電極１５，１６との間で静電誘導により発生した電力を蓄積する。対向電極１５と対向電極１６からの出力は整流回路３１に接続され、整流回路３１は二次電池３２に接続されている。整流回路３１は、４個のダイオードを有するブリッジ式の回路であり、対向電極１５と対向電極１６の間で生成された電流を整流する。二次電池３２は、リチウム二次電池などの充放電可能な電池であり、発電部１０’によって発電された電力を蓄積し、図示しない駆動対象の回路にその電力を供給する。   The power storage unit 30 includes a rectifier circuit 31 and a secondary battery 32, and generates electric power generated by electrostatic induction between the plurality of electret units 14 and the plurality of counter electrodes 15 and 16 according to the rotation of the rotating member 12. accumulate. Outputs from the counter electrode 15 and the counter electrode 16 are connected to a rectifier circuit 31, and the rectifier circuit 31 is connected to a secondary battery 32. The rectifier circuit 31 is a bridge-type circuit having four diodes, and rectifies the current generated between the counter electrode 15 and the counter electrode 16. The secondary battery 32 is a chargeable / dischargeable battery such as a lithium secondary battery, stores the power generated by the power generation unit 10 ′, and supplies the power to a circuit to be driven (not shown).

図７（Ａ）〜図７（Ｃ）は、さらに他の電気機械変換器３の概略構成図である。電気機械変換器３は、アクチュエータ４０および駆動部２０’を有する。アクチュエータ４０は、主要な構成要素として、筐体４１、固定基板４２、スライド板４３、複数のエレクトレット部４４および複数の対向電極４５を有する。電気機械変換器３は、駆動部２０’に入力された電気信号をもとに、エレクトレット部４４と対向電極４５との間の静電気力を利用してスライド板４３をスライド移動させることにより、電力から動力を取り出す駆動装置である。図７（Ｂ）および図７（Ｃ）は、エレクトレット部４４および対向電極４５の配置、ならびにスライド板４３の移動方向を示す平面図である。   FIGS. 7A to 7C are schematic configuration diagrams of still another electromechanical transducer 3. The electromechanical transducer 3 includes an actuator 40 and a drive unit 20 '. The actuator 40 includes a housing 41, a fixed substrate 42, a slide plate 43, a plurality of electret portions 44, and a plurality of counter electrodes 45 as main components. The electromechanical converter 3 uses the electrostatic force between the electret unit 44 and the counter electrode 45 to slide the slide plate 43 based on the electric signal input to the drive unit 20 ′, thereby It is the drive device which takes out power from. FIG. 7B and FIG. 7C are plan views showing the arrangement of the electret portion 44 and the counter electrode 45 and the moving direction of the slide plate 43.

図７（Ａ）に示すように、固定基板４２は、箱型の筐体４１の底面に配置されている。スライド板４３は、可動部材の一例であり、筐体４１内において、図示しない可動支持部により支持され、固定基板４２の上方で水平方向に移動可能である。エレクトレット部４４は、帯電部の一例であり、図７（Ａ）〜図７（Ｃ）に示すように、スライド板４３の底面に、その移動方向（矢印Ａ方向）に間隔を空けて，その移動方向と直交する方向に帯状に形成されている。エレクトレット部４４も、図１（Ｄ）に示したエレクトレット基板５０で構成されており、ＳｉＯ２層５４が対向電極１５，１６に対向するように配置され、基台５１が接地されている。対向電極４５は、固定基板４２の上面に、各エレクトレット部４４と平行に帯状に形成されている。 As shown in FIG. 7A, the fixed substrate 42 is disposed on the bottom surface of the box-shaped housing 41. The slide plate 43 is an example of a movable member, and is supported by a movable support unit (not shown) in the housing 41 and is movable in the horizontal direction above the fixed substrate 42. The electret part 44 is an example of a charging part. As shown in FIGS. 7A to 7C, the electret part 44 is spaced from the bottom surface of the slide plate 43 in the moving direction (arrow A direction). It is formed in a strip shape in a direction orthogonal to the moving direction. The electret portion 44 is also composed of the electret substrate 50 shown in FIG. 1D, and is disposed so that the SiO 2 layer 54 faces the counter electrodes 15 and 16, and the base 51 is grounded. The counter electrode 45 is formed in a strip shape on the upper surface of the fixed substrate 42 in parallel with each electret portion 44.

駆動部２０’は、アクチュエータ４０を駆動するための回路であり、複数の対向電極４５に電気配線を介して接続されている。駆動部２０’は、電気機械変換器１の駆動部２０と同様の構成を有し、極性が交互に切り替わる電圧を複数の対向電極４５に印加することにより、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）に示すように、スライド板４３を筐体４１内で水平方向（矢印Ａ方向）にスライド移動させる。電気機械変換器の可動部材は、電気機械変換器１，２の回転部材１２のように回転するものに限らず、電気機械変換器３のスライド板４３のようにスライド移動するものであってもよい。   The drive unit 20 ′ is a circuit for driving the actuator 40, and is connected to the plurality of counter electrodes 45 via electric wiring. The drive unit 20 ′ has the same configuration as that of the drive unit 20 of the electromechanical converter 1, and applies a voltage whose polarity is switched alternately to the plurality of counter electrodes 45, whereby FIG. 7B and FIG. As shown in C), the slide plate 43 is slid in the horizontal direction (arrow A direction) within the housing 41. The movable member of the electromechanical transducer is not limited to the rotating member 12 such as the rotating member 12 of the electromechanical transducers 1 and 2, but may be a sliding member such as the slide plate 43 of the electromechanical transducer 3. Good.

１，２，３ 電気機械変換器
１０，４０ アクチュエータ
１０’ 発電部
１１ 回転軸
１２ 回転部材
１３ 固定基板
１４，４４ エレクトレット部
１５，１６，４５ 対向電極
２０，２０’ 駆動部
３０ 蓄電部
５０ エレクトレット基板
５１ 基台
５２，５４ ＳｉＯ２層
５３ Ｓｉ層 1, 2, 3 Electromechanical converter 10, 40 Actuator 10 'Power generation unit 11 Rotating shaft 12 Rotating member 13 Fixed substrate 14, 44 Electret unit 15, 16, 45 Counter electrode 20, 20' Drive unit 30 Power storage unit 50 Electret substrate 51 Base 52, 54 SiO 2 layer 53 Si layer

Claims (4)

帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の前記帯電部を構成するエレクトレット基板であって、
Ｓｉで構成された基台と、
前記基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層と、
前記第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層と、
前記Ｓｉ層の上に形成されており正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層と、
を有することを特徴とするエレクトレット基板。 An electret substrate constituting the charging unit of an electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using electrostatic interaction between the charging unit and the counter electrode,
A base made of Si;
A first SiO 2 layer formed on the base;
A Si layer formed on the first SiO 2 layer;
A second SiO 2 layer formed on the Si layer and containing positive ions;
The electret board | substrate characterized by having. 前記第１のＳｉＯ２層の厚さは前記第２のＳｉＯ２層の厚さよりも大きい、請求項１に記載のエレクトレット基板。 The thickness of the first SiO 2 layer is greater than the thickness of the second SiO 2 layer, electret substrate according to claim 1. 帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器の前記帯電部を構成するエレクトレット基板の製造方法であって、
Ｓｉで構成された基台、前記基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層、および前記第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層を有する基板を、正イオンを含む雰囲気中で熱酸化させて、前記正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層を前記Ｓｉ層の上に形成する工程と、
前記第２のＳｉＯ２層の上方に負極を設置し、前記Ｓｉ層を正極に接続して、前記第２のＳｉＯ２層に電圧を印加することにより、前記第２のＳｉＯ２層を帯電させる工程と、
を有することを特徴とする製造方法。 A method of manufacturing an electret substrate constituting the charging unit of an electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode,
Base composed of Si, the first SiO 2 layer formed on said base, and a substrate having a Si layer formed on the first SiO 2 layer, an atmosphere containing positive ions Thermally oxidizing in to form a second SiO 2 layer containing the positive ions on the Si layer;
The negative electrode was placed above the second SiO 2 layer, and connecting the Si layer to the positive electrode, by applying a voltage to the second SiO 2 layer, charging the second SiO 2 layer Process,
The manufacturing method characterized by having. 帯電部と対向電極との間の静電的な相互作用を利用して電力と動力の間の変換を行う電気機械変換器であって、
可動支持部とともに移動可能な可動部材と、
前記可動部材に対向して固定配置された固定基板と、
前記可動部材と前記固定基板のうちの一方の同一面上に、前記可動部材の移動方向に間隔を空けて前記移動方向に配置された複数の帯電部と、
前記可動部材と前記固定基板のうちの他方における前記複数の帯電部に対向する面上に、前記移動方向に配置された複数の対向電極と、を有し、
前記複数の帯電部のそれぞれが、
Ｓｉで構成された基台、
前記基台の上に形成された第１のＳｉＯ２層、
前記第１のＳｉＯ２層の上に形成されたＳｉ層、および
前記Ｓｉ層の上に形成されており正イオンを含有する第２のＳｉＯ２層
を有することを特徴とする電気機械変換器。 An electromechanical converter that performs conversion between electric power and power using electrostatic interaction between a charging unit and a counter electrode,
A movable member movable together with the movable support portion;
A fixed substrate fixedly disposed facing the movable member;
A plurality of charging portions arranged in the moving direction at intervals in the moving direction of the movable member on the same surface of one of the movable member and the fixed substrate;
A plurality of counter electrodes arranged in the moving direction on a surface of the other of the movable member and the fixed substrate facing the plurality of charging units;
Each of the plurality of charging units is
A base made of Si,
A first SiO 2 layer formed on the base;
Electromechanical transducer, characterized in that it comprises the Si layer formed on the first SiO 2 layer, and the second SiO 2 layer containing positive ions is formed on the Si layer.
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