JP2700992B2 - 平面マイクロアクチュエ−タ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スライダ−電極への給
電を容易化すると共に、その信頼性を著しく向上させ
た、静電容量変動を駆動力に利用する平面マイクロアク
チュエ−タ−に関する。

【０００２】 静電容量変動を駆動力に利用する平面マ
イクロアクチュエーターに於いては、スライダーとステ
ーターの対向面上に電極を設けてキャパシターを物理的
に形成する必要がある。その際、ステーター側の電極は
固定極であるので外部供給電源への接続は容易である。
しかしながら、スライダー側の電極は、スライダーの移
動に伴って移動する為、外部供給電源への接続は非常に
困難となる。

【０００３】例えば、スライダ−に金属細線を接続する
従来の方法では、接続線により生じるスライダ−移動に
対する粘性抵抗による悪影響及び常に外部システムとの
接続が必要である為、インテグレ−テッドしたサブシス
テムを実現できなくなる等の問題を生じる。これらの問
題は、平面マイクロアクチュエ−タ−をサブシステムと
して捉えてマクロシステムを構築する為にこのサブシス
テムを組み合わせる、というマイクロマシン利用の概念
に対してその実現性を著しく疎外する。

【０００４】このような問題を解決するひとつの方法と
して、静電容量変動を利用する方法ではなく、駆動する
に適切な誘電率と電気伝導度を持つプラスチックフィル
ムや紙等の誘電体をスライダ−材料として使用すると共
にスライダ−上に電極を設けない静電誘導を利用する方
法がある。しかし、この静電誘導タイプのマイクロアク
チュエ−タ−は、静電容量変動タイプと比較すると、ス
リップが存在した状態でのみ駆動するのでシンクロナス
モ−タ−ではなく、また、スリップがゼロではないので
駆動力が物理的に小さいこと等の問題があるので、本質
的な解決にはならない。

【０００５】更に他の問題点として、駆動エネルギ−は
スライダ−とステ−タ−間の間隙に蓄積され、また、電
気力線はその間隙により著しく変動する為、このような
間隙を均一化する物理的手段が必要となる。また、スラ
イダ−とステ−タ−間のク−ロン摩擦を軽減する為に接
触面積を減らす構造が必要である。更に、スライダ−と
ステ−タ−の対向する電極のズレ、即ち、移動方向以外
のズレはマイクロアクチュエ−タ−の駆動力を著しく損
なう為、そのようなズレを防止する構造も要求される。

【０００６】ところで、一般に平面マイクロアクチュエ
−タ−を駆動する為には、電源として３相の直流矩形波
か交流進行波が用いられる。また、３相駆動の電極は、
図５に示すように、φ１，φ２及びφ３で示す縦に伸び
る３相の電極にそれぞれ横に接続された多数の電極２を
有し、また、電極φ２はその横の電極とビアホ−ル１で
接続されている。

【０００７】このような３相駆動の従来の電極レイアウ
トでは、ビアホ−ル１の形成と細線接続が必要であり、
また、ビアホ−ル形成の為、少なくとも２層の導体層が
必要となり、このような電極配置をスライダ−側とステ
−タ−側の双方に設ける為、スライダ−の重量低減を図
ることも困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記諸問題を
解決する為に、スライダ−電極への給電を容易化すると
共にその信頼性を著しく向上させてサブシステムを確実
に実現可能な平面マイクロアクチュエ−タ−を提供する
ものである。

【０００９】その為に本発明では、所要の間隔で対向配
置されたステ−タ−間に絶縁流体を封入すると共に、上
記ステ−タ−間にスライダ−を移動可能に配置した平面
マイクロアクチュエ−タ−に於いて、上記ステ−タ−は
給電パスを備え、また、上記スライダ−には上記給電パ
スと電気的に接触する金属バンプを設け、上記スライダ
−への給電を上記給電パス及び金属バンプを介して行う
ように構成したものである。

【００１０】ここで、上記給電パスには上記金属バンプ
を案内するガイド溝を形成するのが好ましく、また、こ
の給電パスは上記ステ−タ−の電極上に絶縁層を介して
設けるように構成して配線密度を向上させることがで
き、このような構造によって、スライダ−の好ましくな
いズレを防止しながらこの平面マイクロアクチュエ−タ
−の小型軽量化を図れる。

【００１１】

【実施例】以下、図示の実施例に従って本発明を更に詳
述する。図１は本発明による平面マイクロアクチュエ−
タ−に於けるステ−タ−とスライダ−の概念的配置図を
示し、ステ−タ−４の内部にはスライダ−５が所要の間
隙を保持して配置されており、このスライダ−５の両面
には金属バンプ３が以下に説明する構造で多数設けられ
ている。

【００１２】ステ−タ−４とスライダ−５のこのような
配置により、ステ−タ−４とスライダ−５間の間隙を均
一化させ、ステ−タ−４とスライダ−５間の接触面積を
減らしてその間のク−ロン摩擦を減少させ、また、金属
バンプ３を通してステ−タ−４からスライダ−５に給電
を可能にして、インテグレ−テッドされた平面マイクロ
アクチュエ−タ−を構成する等の機能を持たせることが
できる。

【００１３】図２はスライダ−５の電極レイアウトを示
し、φ１，φ２及びφ３は３相の各電極であって、縦に
両側に配置された電極φ１，φ２にはそれぞれ横方向に
多数の電極２が形成され、電極φ３はそれら電極φ１，
φ２と順番に繰り返し配置されており、この電極φ３の
各中央部には表裏に突出する金属バンプ３が形成されて
いる。この金属バンプ３は両側に配置された電極φ１，
φ２にも所定間隔で設けられて３相の給電に対応したバ
ンプ列を形成している。

【００１４】このような金属バンプ３の列を図３のステ
−タ−電極の所定の位置に形成した給電パス７に直接接
触させることにより、従来のようにビアホ−ルの形成や
細線接続を不要にし、また少なくとも２層の導体層も要
することなく、導体層を単層に形成できる。従って、金
属バンプ３を形成してもスライダ−の重量を低減するこ
とができる。

【００１５】図３はステ−タ−４の電極レイアウトを示
し、縦に伸びるφ１−ＳＴは１相目のステ−タ−電極で
あり、以下、同様に中央部のφ２−ＳＴは２相目のステ
−タ−電極、φ３−ＳＴは３相目のステ−タ−電極であ
る。そのうち、φ１−ＳＴとφ３−ＳＴの各一方はφ２
−ＳＴの両側位置の裏面に破線で示すように形成されて
いる。これらの縦の電極にはそれそれ横方向に順番に形
成したステ−タ−電極６が多数形成されている。なお、
１はビアホ−ルである。そして、中央部と両側に配置さ
れた電極φ１−ＳＴ，φ２−ＳＴ，φ３−ＳＴの上面に
は図４にも示すように薄い絶縁層を介してスライダ−に
給電する為の給電パス７を混成した構造に形成されてい
る。この各給電パス７はφ１−ＳＬ，φ２−ＳＬ，φ３
−ＳＬで示すスライダ−への給電端子で終端する。ま
た、８はステ−タ−電極の端部に設けた電極端子であ
る。このように、スライダ−及びステ−タ−の３相端子
はステ−タ−側に集約して形成できる為、スライダ−端
子接続は不要となる。

【００１６】図４は本発明による平面マイクロアクチュ
エ−タ−の概念的な断面構成図である。所要の間隔で対
向配置されたステ−タ−は、各絶縁基材１０の対向面に
ステ−タ−電極６を有し、このステ−タ−電極６の表面
には、既述したように、例えば液状ポリイミド樹脂等の
コ−ティングやＣＶＤ等の手段で形成した薄い電極間絶
縁層９を介して給電パス７が形成されている。そして、
この給電パス７の表面には金属バンプ３を摺動案内する
為の凹状のガイド溝１４を形成してある。

【００１７】このステ−タ−間に所要の間隙を有するよ
うに配置されたスライダ−は、そのスライダ−電極１２
の両面に表面絶縁層１１を備え、そしてスライダ−電極
１２の両面に接合された金属バンプ３は各表面絶縁層１
１を貫通して外部に突出し、各金属バンプ３の頂部は給
電パス７のガイド溝１４に接触しているので、スライダ
−の移動方向以外のズレを防止することができる。な
お、スライダ−とステ−タ−間の間隙には適当な絶縁流
体１３を封入してある。

【００１８】このような構造により、スライダ−電極１
２への給電は、ステ−タ−の給電パス７及びスライダ−
に設けた金属バンプ３を通して行うことができるので、
他の余分な配線等は不要となる。

【００１９】

【発明の効果】本発明による平面マイクロアクチュエ−
タ−によれば、スライダ−への給電はステ−タ−の給電
パス及びスライダ−に設けた金属バンプを通して行うの
で、スライダ−の移動に対する粘性抵抗による悪影響を
低減でき、また、外部システムとの直接接続は不要であ
る為、サブシステムとしての確立が容易である。

【００２０】ステ−タ−の給電パスにガイド溝を設けて
スライダ−の金属バンプを案内するので、スライダ−の
蛇行を防止できると共に、電極間のアライメントの信頼
性を向上できる。

【００２１】スライダ−の重量を低減できるので、この
ような平面マイクロアクチュエ−タ−の重量当たりの出
力を向上できる。

【００２２】このような平面マイクロアクチュエ−タ−
はその配線密度を向上できるので、そのダウンサイジン
グが可能であり、また、この平面マイクロアクチュエ−
タ−個体はインテグレ−テッドされたサブシステムとし
ての機能を果たすことができるので、サブシステムの自
由な組み合わせによるマクロシステムの構築を実現で
き、従って、このようにインテグレ−テッドされた平面
マイクロアクチュエ−タ−は、医療機器、カメラ及び人
造筋肉等への応用が望める。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による平面マイクロアクチュエ−タ−
に於けるステ−タ−とスライダ−の概念的配置図。

【図２】 本発明に従ったスライダ−の電極レイアウト
図。

【図３】 本発明に従ったステ−タ−の電極レイアウト
図。

【図４】 本発明の平面マイクロアクチュエ−タ−の概
念的な断面構成図。

【図５】 従来の平面マイクロアクチュエ−タ−に於け
る電極配置図。

【符号の説明】

１ ビアホ−ル ２ 電極 ３ 金属バンプ ４ ステ−タ− ５ スライダ− ６ ステ−タ−電極 ７ 給電パス ８ 電極端子 ９ 電極間絶縁層 １０ 絶縁基材 １１ 表面絶縁層 １２ スライダ−電極 １３ 絶縁流体 １４ ガイド溝

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所要の間隔で対向配置されたステーター間
   に絶縁流体を封入すると共に、上記ステーター間にスラ
   イダーを移動可能に配置した平面マイクロアクチュエー
   ターに於いて、上記ステーターは絶縁基材で形成される
   と共に電極間絶縁層を介して給電パスを備え、また、上
   記スライダーには上記給電パスと電気的に接触するよう
   に表裏の両表面絶縁層を貫通して外部に突出する金属バ
   ンプを設け、更に上記給電パスには上記金属バンプを案
   内するガイド溝を形成し、上記スライダーへの給電を上
   記給電パス及び金属バンプを介して行うように構成した
   ことを特徴とする平面マイクロアクチュエーター。
2. 【請求項２】前記給電パスは上記ステーターの電極上に
   絶縁層を介して設けるように構成した請求項１の平面マ
   イクロアクチュエーター。