JP2020065322A - 振動発電素子および振動発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】錘を高精度に装着することができる振動発電素子の提供。【解決手段】振動発電素子１は、複数の櫛歯電極１１０を有する固定電極部１１１と、複数の櫛歯電極１２０を有する可動電極部１２と、可動電極部１２を弾性支持する弾性支持部１３と、可動電極部１２に固定される錘１０ａ，１０ｂと、錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に位置決めする位置決め機構としての貫通孔１００、１２２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、振動発電素子および振動発電装置に関する。

近年、ＭＥＭＳ技術を利用した非常に小型の振動発電素子が開発されている。例えば、特許文献１では、櫛歯電極が形成された固定電極部に対して櫛歯電極が形成された可動電極部を振動させることで発電を行うようにしている。このような振動発電素子においては、小さな環境振動でも効率良く発電するために可動電極部の質量をより大きくすることが重要であり、特許文献１に記載の振動発電素子では可動部上に別途形成された錘を装着する構造としている。

特許６３３８０７１号公報

ところで、振動発電素子は非常に小さいため、錘が予め決められた固定位置からわずかにずれた場合でも振動発電素子の振動状態に悪影響を与えてしまうという問題があった。

本発明の第１の態様による振動発電素子は、複数の櫛歯電極を有する固定電極部と、 複数の櫛歯電極を有する可動電極部と、前記可動電極部を弾性支持する支持部と、前記可動電極部に固定される錘と、前記錘を前記可動電極部に位置決めする位置決め機構とを備える、振動発電素子。
本発明の第２の態様による振動発電装置は、前記振動発電素子と、前記振動発電素子を真空封止する筐体とを備える。

本発明によれば、錘を高精度に装着することができる。

図１は、真空パッケージに封入された振動発電素子を示す図である。 図２は、振動発電素子の各部の構成を示す図である。 図３は、振動平面内における重心位置のずれを説明する図である。 図４は、振動平面に垂直な方向の位置ずれを説明する図である。 図５は、錘の可動電極部への装着手順を示す図である。 図６は、錘の可動電極部への装着手順の内、図５に続く工程を示す図である。 図７は、振動発電素子のＭＥＭＳ加工体の形成手順の一例を示す図である。 図８は、ＭＥＭＳ加工体の形成手順の図７に続く工程を示す図である。 図９は、位置決め機構の変形例を示す図である。 図１０は、係合部形状を示す図である。 図１１は、位置決めピンを取り去らない構成を説明する図である。

以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図１は真空状態のパッケージ２内に封入された振動発電素子１を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。なお、図１（ａ）の平面図ではパッケージ２の内部構造が分かるように、パッケージ２の上面側（ｚ軸正方向側）に設けられた上蓋３の図示を省略した。

振動発電素子１は、固定部１１と、可動電極部１２と、可動電極部１２を弾性支持する弾性支持部１３と、可動電極部１２の表裏両面に固着された一対の錘１０ａ，１０ｂとを備えている。振動発電素子１の固定部１１は、ダイボンドによりパッケージ２に固定される。パッケージ２は、例えば、電気絶縁性の材料（例えば、セラミックス）で形成されている。パッケージ２の上端には、パッケージ２内を真空封入するための上蓋３がシーム溶接される。

固定部１１上には固定電極部１１１が形成され、その固定電極部１１１には、ｘ軸方向に延びる櫛歯電極１１０がｙ軸方向に複数形成されている。可動電極部１２には、ｘ軸方向に延びる櫛歯電極１２０がｙ軸方向に複数形成されている。櫛歯電極１１０と櫛歯電極１２０とは、隙間を介して互いに噛合するように配置されている。固定電極部１１１には電極パッド１１２が形成されている。可動電極部１２は、固定部１１上に形成された接続部１１４に弾性支持部１３を介して機械的および電気的に接続されている。接続部１１４には電極パッド１１３が形成されている。電極パッド１１２，１１３は、ワイヤー２２によってパッケージ２に設けられた電極２１ａ，２１ｂに接続されている。本実施の形態では可動電極部１２はｘ軸方向に振動するように構成されており、可動電極部１２がｘ軸方向に振動すると、固定電極部１１１の櫛歯電極１１０に対する櫛歯電極１２０の挿入量が変化して発電が行われる。

図２は振動発電素子１の各部の構成を示す図である。後述するように、振動発電素子１は、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて一般的なＭＥＭＳ加工技術により形成される。ＳＯＩ基板はＳｉの支持層とＳｉＯ_２のボックス層とＳｉの活性層とから成る３層構造の基板であり、固定部１１は支持層により形成され、固定電極部１１１、可動電極部１２、弾性支持部１３および接続部１１４は活性層により形成される。

図２（ａ）は、振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体、すなわち錘１０ａ，１０ｂを固着する前の振動発電素子１を示す図である。図２（ａ）では、固定部１１上の固定電極部１１１と、可動電極部１２，弾性支持部１３および接続部１１４とをハッチングを施して示した。可動電極部１２は４組の弾性支持部１３によって弾性支持されている。各弾性支持部１３は、弾性変形可能な３本のビーム１３ａ〜１３ｃを備えている。可動電極部１２には、錘１０ａ，１０ｂを装着する際の位置決め用に使用される貫通孔１２２が形成されている。図２（ａ）に示す例では、貫通孔１２２は２つ形成されている。

接続部１１４は、可動電極部１２のｘ軸方向振動の範囲を制限する制限部としても機能する。接続部１１４の可動電極部１２に対向する面には、突起１１４ａが形成されている。可動電極部１２のｘ軸方向端面が接続部１１４の突起１１４ａに衝突することによって、可動電極部１２の振動の振幅が制限される。なお、図２（ａ）では突起を接続部１１４に形成したが、可動電極部１２側に形成しても良い。

図２（ｂ）は、振動発電素子１の固定部１１のみを示す図である。図２（ｂ）の固定部１１上に示したハッチング領域１１Ｃは、固定電極部１１１が固定されている領域を示す。ビーム１３ａの端部は固定部１１上に固定される。図２（ｂ）の固定部１１上に示したハッチング領域１１Ａは、ビーム１３ａの端部が固定されている領域を示す。ビーム１３ｃの端部は、固定部１１上に形成された接続部１１４に接続されている。図２（ｂ）の固定部１１上に示したハッチング領域１１Ｂは、接続部１１４が固定されている領域を示す。

本実施の形態の振動発電素子１では、可動電極部１２の質量を増やして発電効率をより向上させるために別体の錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に装着するようにしている。錘１０ａ，１０ｂの材料には、小さな体積でも大きな質量が得らえるようにＳＯＩ基板よりも比重の大きな材料が使用される。例えば、タングステン（比重19.25）、快削銅（比重8.94）、ステンレス鋼（比重7.93）や、メタルインジェクション法により形成されるタングステン部材（比重13〜17）等の金属や、タングステン樹脂（比重11〜13）のように樹脂に金属材を混入したものなどが用いられる。

上述のように、別に形成された錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に装着する構成の場合、可動電極部１２に装着した際の錘１０ａ，１０ｂの重心位置のずれが弾性支持部１３の寿命に大きな影響を与えることが判った。図３および図４は、錘１０ａ，１０ｂの重心位置のずれの影響を説明する図である。図３は振動平面内（図１のｘｙ平面内）での位置ずれを説明する図で、図４は振動平面に垂直な方向（図１のｚ軸方向）の位置ずれを説明する図である。

図３において、（ａ）は位置決めが適切に行われている場合を示し、（ｂ）は位置決めが不適切な場合を示す。図３では錘１０ａ，１０ｂの図示を省略し、錘１０ａ，１０ｂの重心位置のみを符号Ｇで示した。なお、錘１０ａ，１０ｂの一方を装着した場合においても同様の議論が成り立つ。図３（ａ），（ｂ）において、ラインＬ１は接続部１１４の突起１１４ａの先端を通り振動方向（ｘ軸方向）に平行な直線である。図３（ａ）に示す例では、ｘｙ平面上における錘１０ａ，１０ｂの重心位置ＧはラインＬ１上に位置している。そのため、振動により錘１０ａ，１０ｂの重心に働く力Ｆ１の方向は、ラインＬ１に沿った方向となっている。可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａに衝突すると突起１１４ａから可動電極部１２に対して反作用の力Ｆ２が働くが、Ｆ１とＦ２は向きは逆であるが方向はラインＬ１に沿った方向である。そのため、可動電極部１２をｘｙ面内で傾けるようなモーメントは発生しない。

なお、可動電極部１２はラインＬ１に対して線対称にｙプラス方向とｙマイナス方向に可動櫛歯群が設けられており、質量に関してもラインＬ１に対して線対称となっている。したがって、ラインＬ１は可動電極部１２の可動電極群が線対称となる基準線と定義することもできる。

一方、図３（ｂ）に示す位置決めが不適切な場合、錘１０ａ，１０ｂの重心位置ＧはラインＬ１に対してｙ軸負方向に位置ずれしている。そのため、可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａに衝突すると、力Ｆ１および力Ｆ２を表すベクトルが同一ラインに沿った力ではないため可動電極部１２を矢印のように傾けるようなモーメントが作用し、可動電極部１２がｘｙ面内で傾くことになる。その結果、ビーム１３ｂに意図しない変形が生じビーム破損の原因となる。

振動平面に垂直な方向の位置ずれを説明する図４は、図３（ａ）のラインＬ１に沿ったｘｚ断面を示したものである。図４は衝突時の状態を示す図であって、図４（ａ）は錘１０ａ，１０ｂの合計質量の重心位置ＧがラインＬ１上にある場合を示し、図４（ｂ）は重心位置ＧがラインＬ１よりも図示下側（ｚ軸負方向側）にある場合を示す。

錘１０ａ，１０ｂが同一材料かつ同一形状である場合には、それぞれの重心位置Ｇ１，Ｇ２の可動電極部１２からの高さ寸法は同一となる。そのため、ｘｙ平面上における重心位置Ｇ１，Ｇ２の位置ずれがあった場合でも、錘１０ａ，１０ｂの合計質量の重心位置ＧはラインＬ１を含むｘｙ平面上に位置することになり、可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａに衝突した際にモーメントは発生しない。

ただし、錘１０ａ，１０ｂの形状が互いに異なる等の理由で、図４（ｂ）に示すように合計質量の重心位置ＧがラインＬ１に対してｚ軸方向に位置ずれしていた場合、可動電極部１２に対する錘１０ａ，１０ｂのｘｙ方向の位置決めが適正であっても、可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａに衝突した際に可動電極部１２を矢印のように傾けるようなモーメントが発生して、ビーム１３ｂに意図しない変形が生じることになる。

本実施の形態では、可動電極部１２に対して錘１０ａ，１０ｂを予め設定した適正なｘｙ位置に位置決めするための位置決め機構として、可動電極部１２および錘１０ａ，１０ｂに位置決めピン用の貫通孔１２２，１００（図１参照）を形成するようにした。また、図１（ｂ）のように可動電極部１２の表裏両面に錘１０ａ，１０ｂを装着する場合には、ｚ方向の重心位置ＧのラインＬ１からのずれを防止するために、錘１０ａ，１０ｂの重心位置Ｇ１，Ｇ１の可動電極部１２からの高さが等しくなるように設定する。すなわち、重心位置Ｇ１，Ｇ１が可動電極部１２に対して対称な位置となり、合計質量の重心位置ＧがラインＬ１上となるように、錘１０ａ，１０ｂを設定する。

錘１０ａ，１０ｂは同一材料で同一の形状で作成するのが好ましいが、表裏面の一対の錘１０ａ，１０ｂの質量が同一であり、錘１０ａ，１０ｂの重心位置Ｇ１，Ｇ２の各固着面からの高さが等しければ、材質、形状は異なっていても良い。

図５および図６は、錘１０ａ，１０ｂの可動電極部１２への装着手順を示す図である。本実施形態では、錘１０ａ，１０ｂは、接着剤を用いて可動電極部１２へ固着される。図５（ａ）の工程では、錘１０ｂの固着面１０１に接着剤１０２をディスペンサにより点付けし、錘１０ｂの貫通孔１００の位置と可動電極部１２の貫通孔１２２の位置がほぼ一致するように、可動電極部１２の真上から貫通孔１００、１２２の位置を目視で確認しながら、錘１０ｂの上に図２（ａ）に示した振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体を載置する。図５（ｂ）の工程では、可動電極部１２の貫通孔１２２および錘１０ｂの貫通孔１００とに位置決めピン１０３を通して、可動電極部１２と錘１０ｂとを正確に位置決めする。

図６（ａ）の工程では、可動電極部１２の固着面１２３に接着剤１０２をディスペンサにより点付けし、位置決めピン１０３の位置と錘１０ａの貫通孔１００の位置とを目視で確認しながら、可動電極部１２の固着面１２３上に錘１０ａを載置する。その後、図６（ｂ）に示す状態を保持して、錘１０ａ，１０ｂの位置ずれを防止しつつ接着剤１０２を固化させる。接着剤１０２が固化したならば、位置決めピン１０３は抜き取る。以上のような手順で可動電極部１２への錘１０ａ，１０ｂの装着が完了し、その後、錘１０ａ，１０ｂが装着された振動発電素子１は、ダイボンド工程においてパッケージ２内に固定される。

図７および図８は、振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体の形成手順の一例を示す図である。ＭＥＭＳ加工技術によりＳＯＩ基板から振動発電素子を形成する方法は周知の技術であり（例えば、特開２０１７−０７０１６３号公報等参照）、ここでは形成手順の概略を説明する。なお、図７および図８では、図２（ａ）の一点鎖線Ｌ２に沿った断面を模式的に示した。

図７（ａ）は、ＭＥＭＳ加工が行われる基板であるＳＯＩ基板の断面を示す図である。前述したように、ＳＯＩ基板は、Ｓｉの支持層３０１とＳｉＯ_２のボックス層３０２とＳｉの活性層３０３とから成る。図７（ｂ）に示す第１のステップでは、活性層３０３の表面に窒化膜（ＳｉＮ膜）３０４を成膜する。図７（ｃ）に示す第２のステップでは、窒化膜３０４をパターニングして、電極パッド１１２，１１３を形成する箇所を保護するための窒化膜パターン３０４ａを形成する。

図７（ｄ）に示す第３のステップでは、可動電極部１２、固定電極部１１１、弾性支持部１３および接続部１１４を形成するためのマスクパターンを形成し、活性層３０３をエッチングする。エッチング加工は、ＤＲＩＥ（Deep Reactive Ion Etching）等によりボックス層３０２に達するまで行われる。このエッチング加工において、可動電極部１２の貫通孔１２２も同時に形成される。図７（ｄ）において、符号Ｂ１で示す部分は固定電極部１１１に対応する部分で、符号Ｂ２で示す部分は可動電極部１２に対応する部分で、符号Ｂ３で示す部分は接続部１１４に対応する部分である。

図８（ａ）に示す第４のステップでは、固定部１１を形成するためのマスクパターンを支持層３０１の表面に形成し、支持層３０１をＤＲＩＥ加工する。図８（ｂ）に示す第５のステップでは、支持層３０１の側および活性層３０３の側に露出するＳｉＯ_２のＢＯＸ層を強フッ酸により除去する。図８（ｃ）に示す第６のステップでは、熱酸化法によりＳｉ層の表面にシリコン酸化膜３０５を形成する。図８（ｄ）に示す第６のステップでは、窒化膜パターン３０４ａを除去し、除去した領域にアルミ電極を成膜して電極パッド１１２，１１３を形成する。なお、電極パッド１１３については図８（ｄ）に示す領域の外に形成されるので、図８（ｄ）には表示されていない。

上述の加工手順により、エレクトレット未形成の振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体が形成される。その後、周知のエレクトレット形成方法（例えば、特許５６２７１３０号公報等参照）により、櫛歯電極１１０，１２０の少なくとも一方にエレクトレットを形成する。

振動発電素子１はＭＥＭＳ技術により加工され非常に微小な構造体であり、図１に示したパッケージ２の縦横寸法は数ｃｍで高さ寸法は数ｍｍ程度である。櫛歯電極１１０，１２０の数が多ければ多いほど発電量が大きくなるので、可動電極部１２において錘１０ａ，１０ｂが装着される固着面１２３の面積は小さくなる傾向があり、例えば、固着面１２３の幅寸法は１〜２ｍｍ程度と小さなものになる。一方、固着面１２３の部分には静電力が加わるので、貫通孔１２２が大きいと残りの部分の寸法が小さくなって変形するおそれがある。そのため、貫通孔１００，１２２は０．３〜０．５ｍｍ程度が限度となる。

なお、上述した実施の形態では、錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に固着した後に位置決めピン１０３を取り去る構成としたが、図１１（ａ）のように位置決めピン１０３を残したままとしても良い。この場合、位置決めピン１０３は接着剤によって貫通孔１００、１２２内に固着されるような構成とする。また、図１１（ｂ）のように貫通孔１００に代えて非貫通の穴１０５を錘１０ａ，１０ｂに形成し、穴１０５と貫通孔１２２で形成される空間内に位置決めピン１０３を封入する構成としても良い。この場合も、位置決めピン１０３が上下に移動しないように接着剤によって錘１０ａ，１０ｂや可動電極部１２に固着される。

（変形例）
図９，１０は、位置決め機構の変形例を示す図である。上述した実施の形態では、位置決めピンを錘１０ａ，１０ｂと可動電極部１２に形成された貫通孔１２２に通すことにより、可動電極部１２に対して錘１０ａ，１０ｂを位置決めした。一方、図９（ａ），（ｂ）に示す変形例では、可動電極部１２の固着面１２３に形成された貫通孔１２３ａに錘１０ａ，１０ｂの固着面１０１に形成された凸部１０１ａを係合させることにより、錘１０ａ，１０ｂの位置決めを行うようにした。

錘１０ａ，１０ｂの装着の順序はピン位置決め構造の場合と同じで、最初に、図９（ａ）に示すように下側の錘１０ｂの上に可動電極部１２を載置するように接着する。このとき、錘１０ｂの凸部１０１ａを可動電極部１２の貫通孔１２３ａに係合させることで、錘１０ｂの位置決めが行われる。次いで、図９（ｂ）に示すように、錘１０ａを可動電極部１２に載置するように接着する。このとき、錘１０ａの凸部１０１ａを可動電極部１２の貫通孔１２３ａに係合させることで、錘１０ａの位置決めが行われる。

凸部１０１ａおよび貫通孔１２３ａは種々の形状が可能であり、図１０は凸部形状の代表的な例を示したものである。図示は省略するが、可動電極部１２の貫通孔１２３ａは、係合する凸部１０１ａの形状に対応する同一横断面形状の貫通孔となる。図１０（ａ）は、図９（ａ），（ｂ）に示した凸部１０１ａの断面形状である。凸部１０１ａは、ｘｙ平面で断面した断面形状が円形の柱状体である。凸部１０１ａの断面形状が円形の場合、重心位置Ｇが設定位置からずれないように位置決めするためには、凸部１０１ａを２以上設ける必要がある。

図１０（ｂ），（ｃ）は、凸部１０１ａをｘｙ平面で断面した断面形状が四角形の場合を示す。図１０（ｂ）の場合の断面形状は長辺がラインＬ１に平行な長方形であり、図１０（ｃ）の場合の断面形状は長い方の対角線がラインＬ１に平行な菱形である。図１０（ｂ），（ｃ）では断面形状が四角形であったが、四角形に限らず断面形状が多角形の場合には、凸部１０１ａを中心とする回転ずれを阻止できる。そのため、係合する凹凸部が一組であっても、重心位置Ｇがずれないように位置決めすることができる。

なお、図９に示す例では、可動電極部１２の表裏両面に貫通孔１２３ａを形成したが、貫通孔に代えて凹部を形成し、その凹部に錘１０ａ，１０ｂの凸部１０１ａを係合させるようにしても良い。

上述した実施形態、変形例で説明した振動発電素子１をまとめて説明すると以下のとおりである。
（１）振動発電素子１は、複数の櫛歯電極１１０を有する固定電極部１１１と、複数の櫛歯電極１２０を有する可動電極部１２と、可動電極部１２を弾性支持する弾性支持部１３と、可動電極部１２に固定される錘１０ａ，１０ｂと、錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に位置決めする位置決め機構としての貫通孔１００、１２２とを備える。位置決め機構を設けることにより、可動電極部１２とは別体で形成された錘１０ａ，１０ｂであっても、あらかじめ設定した位置に精度よく固定することができる。また、錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に固定する構成であるため、可動電極部１２の形状や材料に制限されることなく比重および体積の大きな錘１０ａ，１０ｂを構成することができ、発電効率の向上を図ることができる。

（２）振動発電素子１は、振動する可動電極部１２に当接して可動電極部１２の振動を制限する接続部１１４を備え、位置決め機構は、接続部１１４の当接箇所である突起１１４ａの先端を通って振動方向に平行なラインＬ１の上に錘１０ａ，１０ｂの重心位置Ｇを位置決めする。そのように位置決めすることにより、重心位置Ｇを通る振動方向に平行なラインに関して弾性支持部１３の配置が対称となり、振動方向がｙ方向にぶれるような不自然な振動が発生するのを防止することができる。また、可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａに衝突したときに、可動電極部１２をｘｙ面内で傾けるようなモーメントが発生せず、ビーム１３ｂに意図しない変形が生じるのを防止することができる。

（３）位置決め機構としては、図６に示すように、錘１０ａ，１０ｂを可動電極部１２に位置決めするための位置決めピン用ピン孔である貫通孔１００、１２２を、錘１０ａ，１０ｂおよび可動電極部１２に形成しても良いし、図９に示すように可動電極部１２に貫通孔１２３ａを形成し、その貫通孔１２３ａに錘１０ａ，１０ｂに形成された凸部１０１ａを係合させるようにしても良い。いずれの場合も、重心位置Ｇがずれないように錘１０ａ，１０ｂを位置決めすることができる。

（４）さらに、貫通孔１２３ａおよび凸部１０１ａの横断面形状を、図１０（ｂ），（ｃ）に示すような多角形とすることで、一組の貫通孔１２３ａおよび凸部１０１ａにより位置決めを行うことができる。なお、上述した実施の形態では多角形について説明したが、横断面形状が楕円であっても多角形の場合と同様の効果がある。すなわち、多角形や楕円とすることで凸部１０１ａを中心とする回転ずれを阻止できるので、係合する凹凸部が一組であっても、重心位置Ｇがずれないように位置決めすることができる。

（５）また、錘１０ａ，１０ｂを、可動電極部１２を構成する材料よりも比重の大きい材料で形成することにより、錘１０ａ，１０ｂをより小さくすることができ、振動発電素子１の小型化を図ることができる。

（６）図４（ａ）に示すように可動電極部１２の表面側に装着される錘１０ａと可動電極部１２の裏面側に装着される錘１０ｂとを備える場合、錘１０ａの重心位置Ｇ１と錘１０ｂの重心位置Ｇ２とが可動電極部１２に関して対称な位置にあるのが好ましい。そのように構成することで、可動電極部１２が接続部１１４の突起１１４ａと衝突した際に、図４（ｂ）に示すような可動電極部１２をｘｚ面内で傾けるようなモーメントの発生を防止することができる。

（７）上述した実施の形態では、振動発電素子１はパッケージ２と上蓋３とからなる筐体の内部に配置され、振動発電素子１が配置された筐体内は真空状態とされる。すなわち、 振動発電素子１は真空封止されるので、振動発電素子１の振動に対する空気の粘性抵抗の影響を排除することができ、より高効率な振動発電素子を得ることができる。

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

例えば、上述した実施の形態では、ＳＯＩ基板により振動発電素子１を形成したが、シリコン基板を用いても良い。シリコン基板を用いる場合、例えば、導電率の小さな真性のシリコン基板の表面から所定厚さの領域にドーピングによりＰ型またはＮ型の導電層を形成し、導電層の下部の真性なシリコン層に固定部１１を形成し、導電層に固定電極部１１１、可動電極部１２、弾性支持部１３を形成すれば良い。

また、上述した実施の形態では、可動電極部１２の表裏両面に錘１０ａ，１０ｂを装着する構成を例に説明したが、本発明は、表裏両面のいずれか一方に錘を装着する構成の場合にも適用することができる。

さらにまた、上述した振動発電素子１では、可動電極部１２が櫛歯電極１１０、１２０の伸延方向（図１のｘ軸方向）に振動するような構成であったが、例えば、特許６３３８０７１号公報に記載の振動発電素子のように複数の櫛歯電極１１０が並置されている方向（図１のｙ軸方向）に振動するような構成であっても本発明は適用が可能である。

１…振動発電素子、２…パッケージ、１０ａ，１０ｂ…錘、１１…固定部、１２…可動電極部、１３…弾性支持部、１００，１２２，１２３ａ…貫通孔、１０１ａ…凸部、１０２…接着剤、１０３…位置決めピン、１１０，１２０…櫛歯電極、１１１…固定電極部、１１４…接続部、１１４ａ…突起、Ｇ，Ｇ１，Ｇ２…重心位置

Claims (8)

1. 複数の櫛歯電極を有する固定電極部と、
   複数の櫛歯電極を有する可動電極部と、
   前記可動電極部を弾性支持する支持部と、
   前記可動電極部に固定される錘と、
   前記錘を前記可動電極部に位置決めする位置決め機構とを備える、振動発電素子。
2. 請求項１に記載の振動発電素子において、
   振動する前記可動電極部に当接して前記可動電極部の振動を制限する制限部を備え、
   前記位置決め機構は、前記制限部の当接箇所を通って振動方向に平行なラインの上に前記錘の重心位置を位置決めする、振動発電素子。
3. 請求項１または２に記載の振動発電素子において、
   前記位置決め機構として、前記錘を前記可動電極部に位置決めするための位置決めピン用ピン孔が前記錘および前記可動電極部にそれぞれ形成されている、振動発電素子。
4. 請求項１または２に記載の振動発電素子において、
   前記位置決め機構は、前記可動電極部に形成された凹部と、前記錘に形成され前記凹部に係合する凸部とを備える、振動発電素子。
5. 請求項４に記載の振動発電素子において、
   前記凹部および凸部の横断面形状が多角形または楕円である、振動発電素子。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の振動発電素子において、
   前記錘は前記可動電極部を構成する材料よりも比重の大きい材料で形成されている、振動発電素子。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の振動発電素子において、
   前記錘は、前記可動電極部の表面側に装着される第１の錘と前記可動電極部の裏面側に装着される第２の錘とから成り、
   前記第１の錘の重心位置と前記第２の錘の重心位置とが前記可動電極部に関して対称な位置にある、振動発電素子。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の振動発電素子と、
   前記振動発電素子を真空封止する筐体とを備える、振動発電装置。

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