JP3515134B2 - 静電マイクロアクチュエーター - Google Patents

静電マイクロアクチュエーター

Info

Publication number
JP3515134B2
JP3515134B2 JP04734792A JP4734792A JP3515134B2 JP 3515134 B2 JP3515134 B2 JP 3515134B2 JP 04734792 A JP04734792 A JP 04734792A JP 4734792 A JP4734792 A JP 4734792A JP 3515134 B2 JP3515134 B2 JP 3515134B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrugated
adjacent
cylindrical
fine
elastic
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP04734792A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05252760A (ja
Inventor
正喜 江刺
Original Assignee
正喜 江刺
株式会社メムス・コア
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 正喜 江刺, 株式会社メムス・コア filed Critical 正喜 江刺
Priority to JP04734792A priority Critical patent/JP3515134B2/ja
Publication of JPH05252760A publication Critical patent/JPH05252760A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3515134B2 publication Critical patent/JP3515134B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Micromachines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、静電マイクロアクチ
ュエーターに関するものである。さらに詳しくは、この
発明は、エレクトロニクス、メディカルエレクトロニク
ス等の諸分野におけるマイクロマシン用アクチュエータ
ー等として有用な新しいマイクロアクチュエーターに関
するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、エレクトロニクス、メディカルエ
レクトロニクス等の諸分野において、マイクロマシンお
よびその微細要素についての研究が精力的に進められて
きている。これらのマイクロマシンの開発においては、
その駆動部等のアクチュエーターどのように構成する
のかが重要な課題になっており、すでにそのためのいく
つかの提案がなされてもいる。
【0003】このようなアクチュエーターには、より微
細な構造で、大きな変位、変形を簡便に取り出すことの
できる構造が望まれているが、これまでに提案されてい
るものは、いずれも複雑な構造からなるものが多く、単
純化と高性能化、さらにより小型・微細化するとの点に
おいて、いずれも実用的に満足できるものではなかっ
た。
【0004】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来のマイクロマシン用のアクチュ
エーターの欠点を解消し、簡便な構造、操作の特徴を有
しつつ、しかも高性能な変位、変形の取出しが可能であ
る新しいマイクロアクチュエーターを提供することを目
的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、円筒弾性体と当該円筒弾性体の
外周面に配した円筒形導体と当該円筒形導体の外周面に
配した絶縁体とからなる微細円筒弾性構造体を複数個
隣り合う互いの絶縁体同士が隣接するように平面的に配
し、電圧印加時に横方向に隣り合う微細円筒弾性構造
体同士が互いに異なる電荷を有するように、または縦方
向に隣り合う微細円筒弾性構造体同士が互いに異なる電
荷を有するように各微細円筒弾性構造体への電圧印加用
の結線接続を施してなることを特徴とする静電マイクロ
アクチュエーター、および、前記円筒弾性体が弾性ポリ
マーからなるものである静電マイクロアクチュエーター
を提供する。
【0006】また、この発明は、類縁の構造からなるも
のとして、一方向に平面的に連続した複数の円筒弾性体
とその連続表面に配した波形導体と当該波形導体の表面
に配した絶縁体とからなる微細円筒弾性構造体を複数
列、互いに並行するように、且つ隣り合う互いの絶縁体
同士が隣接するように平面的に配列し、電圧印加時に隣
り合う微細円筒弾性構造体同士が互いに異なる電荷を有
するように各微細円筒弾性構造体への電圧印加用の結線
接続を施してなることを特徴とする静電マイクロアクチ
ュエーター、および、波形弾性体と当該波形弾性体の表
面に配した波形導体と当該波形導体の表面に配した波形
絶縁体とからなる微細波形弾性構造体を複数個、互いに
並行するように、且つ隣り合う互いの波形弾性体の波頂
部同士および波形絶縁体の波頂部同士が隣接するように
平面的に配列し、電圧印加時に隣り合う微細波形弾性構
造体同士が互いに異なる電荷を有するように各微細波形
弾性構造体への電圧印加用の結線接続を施してなること
を特徴とする静電マイクロアクチュエーター、ならび
に、前記円筒弾性体または前記波形弾性体が弾性ポリマ
ーからなるものである静電マイクロアクチュエーター
も提供する。これらの後者の構造は、前記の静電マイク
ロアクチュエーターの実施上の態様としての性格を有し
てもいる。
【0007】 以下、添付した図面に沿ってさらに詳しく
この発明の静電マイクロアクチュエーターの構成、その
作用効果等について詳しく説明する。
【0008】
【実施例】図1は、複数個の微細円筒弾性構造体(1
)を隣接配設し、隣接するこの微細円筒弾性構造
(1)がx方向に異なる電荷を有し、このx方向に静
電引力によって伸縮することを可能とした静電マイクロ
アクチュエーターを例示したものである。y方向にも、
結果として伸縮が生じることになる。
【0009】この静電マイクロアクチュエーターの結線
接続と、電圧の印加および除去によって生じる静電引力
の有無による変形運動を平面図として示したものが図2
である。この図2に示したように、各微細円筒弾性構造
体(1a)への電圧印加用の結線接続は、電圧印加時に
x方向に隣り合う微細円筒弾性構造体(1a)同士が互
いに異なる電荷を有するように施す。この場合、電圧を
印加すると、x方向に隣接した微細円筒弾性構造体(1
)に相互に異なる電荷が発生し、静電引力で引合って
変形する。この変形をアクチュエーターの運動として利
用することができる。
【0010】このような静電マイクロアクチュエーター
を構成する微細円筒弾性構造体(1)については、た
とえば図3に例示したように、最外周面に絶縁体(2
)を配した円筒形導体(3)を有し、たとえばこの
円筒形導体(3)の内側に柔かい軟質ポリマー等か
らなる弾性体(4)を配設することにより構成するこ
とができる。言い換えると、この微細円筒弾性構造体
(1a)は、円筒形の弾性体(4a)とこの弾性体(4
a)の外周面に配した円筒形導体(3a)と円筒形導体
(3a)の外周面に配した絶縁体(2a)とから構成さ
れる。なお、絶縁体(2)とこの弾性体(4)とは
同一種のものであってもよい。
【0011】このような微細円筒弾性構造体(1)を
配設した構造は、半導体製造に用いられる微細加工手段
等の採用によって簡便に製造することができる。
【0012】図2とは異なった結線接続として、たとえ
ば図4のように接続し、図5の構造とする場合には、
圧印加時にy方向に隣り合う微細円筒弾性構造体(1
a)同士が互いに異なる電荷を有し、y方向に静電引力
が生じて変形運動が発生することになる。その結果、x
方向にも伸縮が生じることになる。
【0013】いずれの構造においても、微細円筒弾性
体(1)の単一の変形量が小さいとしても、多数の
変位、変形が合わされて全体として極めて大きな変位、
変形量が発生するような直列構造とすることがこの発明
の大きな特徴である。また、マイクロ構造においては表
面の影響が大きく、摩擦を避けることが必要であるが、
この発明のように、材料そのもののたわみ(変形)を利
用しているため、マイクロアクチュエーターとしては好
適である。
【0014】また、以上のこの発明のアクチュエーター
の場合には、極めて単純な構成ではあるが、その変形制
御は静電力のコントロールとして高精度に可能でもあ
る。
【0015】図6は、この発明の別の構造について示し
たものであるが、この例の場合には、上述の隣接微細
筒弾性構造体(1)の配列構造を一体としたものとな
っている。つまり、一方向に平面的に連続した複数の円
筒弾性体(4b)とその連続表面に配した波形導体(3
)とその表面に配した絶縁体(2b)とからなる微細
円筒弾性構造体(1b)とし、それを複数列、互いに並
行するように、且つ隣り合う互いの絶縁体(2b)同士
が隣接するように平面的に配列している。波形導体(3
)の内側の円筒弾性体(4b)は、絶縁体(2)と
同一または別異の素材からなるものとすることができ
る。そして、図1〜図5の類縁構造であるので、図示し
ていないが当然に図2や図5と同様にして、電圧印加時
に隣り合う微細円筒弾性構造体(1b)同士が互いに異
なる電荷を有するように各微細円筒弾性構造体(1b)
への電圧印加用の結線接続が施されている。
【0016】静電引力による変位、変形をアクチュエー
ターの運動として、この構造においても容易に取出し、
その運動を高精度に制御することができる。
【0017】図7は、この波形導体を有する別の構造に
ついて示したものであり、波形弾性体(4c)とその表
面に配した波形導体(3c)とさらにその表面に配した
波形 絶縁体(2c)とからなる微細波形弾性構造体(1
c)を複数個、互いに並行するように、且つ隣り合う互
いの波形弾性体(4c)の波頂部同士および波形絶縁体
(2c)の波頂部同士が隣接するように平面的に配列し
たものとなっている。そして、図1〜図5の類縁構造で
あるので、図示していないが当然に図2や図5と同様に
して、電圧印加時に隣り合う微細波形弾性構造体(1
c)同士が互いに異なる電荷を有するように各微細波形
弾性構造体(1c)への電圧印加用の結線接続が施され
ている。
【0018】以下に、図6の構造を例として、この発明
の静電マイクロアクチュエーターの製造例について説明
する。
【0019】すなわち、図8に例示したように、 (a) UVポリマー(50)(紫外線硬化樹脂)等に
よって円筒がy方向に連続した構造を形成する。
【0020】(b) 無電解メッキ等により、UVポリ
マー(50)の円筒の外周面に導体金属膜(51)を形
成する。この導体金属膜(51)によって、y方向の電
気的接続が行われる。
【0021】(c) たとえばパリレン等の絶縁膜(5
2)を気相でコーティングする。このコーティングによ
り、x方向に機械的に結合する。
【0022】この製造プロセスをより具体的に例示する
と、図9のように示すことができる。
【0023】1) たとえば200μm厚のガラス板
(60)等の基板にレジストを塗布してパターニングす
る。
【0024】2) ガラス板(60)をエッチングし、
アルミニウム(61)を蒸着してリフトオフする。
【0025】3) 感光性ポリマードライフィルム(6
2)を貼付け、ガラス板(60)の裏側より露光現像す
る。
【0026】4) 金属銅(63)を無電解メッキす
る。
【0027】5) 絶縁体としてのパリレン(64)を
コーティングし、次いで、ニッケル(65)を無電解メ
ッキする。
【0028】6) ガラス板(60)をエッチング除去
し、さらにHClによってアルミニウム(61)をエッ
チングし、銅(63)の所定部分(A)をHNO3によ
ってエッチング除去する。
【0029】7) ニッケル(65)およびパリレン
(64)の所要部分をエッチングする。パリレン(6
4)は、O2プラズマによりエッチング除去する。
【0030】8) 端子部のパリレンをエキシマレーザ
等により除去して、リード付けを行う。
【0031】この工程によって、円筒弾性体ユニット
(B)がパリレン連結部(C)において連結した構造と
なる。
【0032】もちろん、導体としての金属、絶縁体、弾
性体等について各種の材料が使用でき、またその製造プ
ロセスも多様態様において可能であることはいうまで
もない。
【0033】このようにして製造されたこの発明の静電
マイクロアクチュエーターは筋肉と同じように多数の微
細構成要素からなるが、これらの要素は平面的に配列さ
れており、フォトファブリケーションによるマイクロマ
シニングで一括に容易に実現されるものと言えよう。
【0034】また、この構造からわかるように、電極間
の静電容量を測定する容量形ストレーンゲージとしてこ
の発明のアクチュエーターは転用することができる。
【0035】
【発明の効果】この発明によって、以上詳しく説明した
通り、簡便な構造、操作によって、小型微細な、高精度
マイクロアクチュエーターが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のアクチュエーターの外観を例示した
斜視図である。
【図2】図1に対応する結線状態のアクチュエーターの
変位を示した平面図である。
【図3】微細円筒弾性構造体の拡大平面図である。
【図4】別の結線状態を示した平面図である。
【図5】図4の変位を示した平面図である。
【図6】アクチュエーターの構造を例示した平面図であ
る。
【図7】アクチュエーターの別の構造を例示した平面図
である。
【図8】図6のアクチュエーターの製造プロセスを示し
た平面図である。
【図9】図8のプロセスをさらに具体例として示した断
面図である。
【符号の説明】1a 微細円筒弾性構造2a 絶縁体3a 円筒形導体4a 弾性体 1 微細円筒弾性構造体 2 絶縁体 3 波形導体 4 円筒弾性体1c 微細波形弾性構造体 2c 波形絶縁体 3c 波形導体 4c 波形弾性体 50 UVポリマー 51 金属膜 52 絶縁膜 60 ガラス板 61 アルミニウム 62 感光性ポリマードライフィルム 63 銅 64 パリレン 65 ニッケル A エッチング部位 B 円筒弾性体ユニット C パリレン連結部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−185177(JP,A) 特開 昭63−95867(JP,A) 特開 平1−186179(JP,A) 特公 昭34−5323(JP,B1) 米国特許2975307(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 1/00 B81B 3/00 H01L 49/00

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒弾性体と当該円筒弾性体の外周面に
    配した円筒形導体と当該円筒形導体の外周面に配した絶
    縁体とからなる微細円筒弾性構造体を複数個、隣り合う
    互いの絶縁体同士が隣接するように平面的に配列し、
    圧印加時に横方向に隣り合う微細円筒弾性構造体同士が
    互いに異なる電荷を有するように、または縦方向に隣り
    合う微細円筒弾性構造体同士が互いに異なる電荷を有す
    るように各微細円筒弾性構造体への電圧印加用の結線接
    続を施してなることを特徴とする静電マイクロアクチュ
    エーター。
  2. 【請求項2】 円筒弾性体が弾性ポリマーからなるもの
    である請求項1の静電マイクロアクチュエーター。
  3. 【請求項3】 一方向に平面的に連続した複数の円筒弾
    性体とその連続表面に配した波形導体と当該波形導体の
    表面に配した絶縁体とからなる微細円筒弾性構造体を複
    数列、互いに並行するように、且つ隣り合う互いの絶縁
    体同士が隣接するように平面的に配列し、電圧印加時に
    隣り合う微細円筒弾性構造体同士が互いに異なる電荷を
    有するように各微細円筒弾性構造体への電圧印加用の結
    線接続を施してなることを特徴とする静電マイクロアク
    チュエーター。
  4. 【請求項4】 円筒弾性体が弾性ポリマーからなるもの
    である請求項3の静電マイクロアクチュエーター。
  5. 【請求項5】 波形弾性体と当該波形弾性体の表面に配
    した波形導体と当該波形導体の表面に配した波形絶縁体
    とからなる微細波形弾性構造体を複数個、互いに並行す
    るように、且つ隣り合う互いの波形弾性体の波頂部同士
    および波形絶縁体の波頂部同士が隣接するように平面的
    に配列し、電圧印加時に隣り合う微細波形弾性構造体同
    士が互いに異なる電荷を有するように各微細波形弾性構
    造体への電圧印加用の結線接続を施してなることを特徴
    とする静電マイクロアクチュエーター。
  6. 【請求項6】 波形弾性体が弾性ポリマーからなるもの
    である請求項5の静電マイクロアクチュエーター。
JP04734792A 1992-03-04 1992-03-04 静電マイクロアクチュエーター Expired - Lifetime JP3515134B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04734792A JP3515134B2 (ja) 1992-03-04 1992-03-04 静電マイクロアクチュエーター

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04734792A JP3515134B2 (ja) 1992-03-04 1992-03-04 静電マイクロアクチュエーター

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05252760A JPH05252760A (ja) 1993-09-28
JP3515134B2 true JP3515134B2 (ja) 2004-04-05

Family

ID=12772623

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04734792A Expired - Lifetime JP3515134B2 (ja) 1992-03-04 1992-03-04 静電マイクロアクチュエーター

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3515134B2 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2158438C1 (ru) * 1999-04-14 2000-10-27 Нунупаров Мартын Сергеевич Электростатические устройства для механической блокировки
US6352337B1 (en) * 2000-11-08 2002-03-05 Eastman Kodak Company Assisted drop-on-demand inkjet printer using deformable micro-acuator
KR100473523B1 (ko) * 2002-08-22 2005-03-08 한국과학기술원 미소동력장치
CZ307391B6 (cs) * 2005-12-30 2018-07-25 České Vysoké Učení Technické V Praze Fakulta Elektrotechnická Elektromechanický měnič
JP2007229825A (ja) * 2006-02-27 2007-09-13 Hirosaki Univ 微小電気機械構造、その製造方法および微小電気機械素子
KR20230020989A (ko) 2020-05-08 2023-02-13 프라운호퍼-게젤샤프트 추르 푀르데룽 데어 안제반텐 포르슝 에 파우 체적 흐름과의 고효율적 상호작용을 위한 mems

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05252760A (ja) 1993-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6684469B2 (en) Method for forming an actuator array device
EP0592094B1 (en) Micro-miniature structure fabrication
EP0824381B1 (en) Elastomeric micro electromechanical systems
KR100439423B1 (ko) 마이크로전자기계 액튜에이터
EP1919071B1 (en) A dielectric composite and a method of manufacturing a dielectric composite
US5375033A (en) Multi-dimensional precision micro-actuator
US3979568A (en) Keyboard switch assembly having raised contacts supported by helicline legs on a common conductive sheet
JP4797199B2 (ja) 可変インダクタを備える物品
CN106454665B (zh) 用于多电极mems器件的系统和方法
US20060082251A1 (en) Bi-directional actuator utilizing both attractive and repulsive electrostatic forces
CN107852555B (zh) Dsr扬声器元件及制造dsr扬声器元件的方法
WO2004027832A2 (en) Bending actuators and sensors constructed from shaped active materials and methods for making the same
WO2000023266A9 (en) Method of forming plastically deformable microstructures
US6856219B2 (en) Electrostatic actuator
JP2005260236A (ja) 高分子誘電体アクチュエータ、及び、これを用いたインチワームロボット
JP3515134B2 (ja) 静電マイクロアクチュエーター
CN1756061A (zh) 有平衡悬臂板的整体的mems装置
US5479061A (en) Pleated sheet microelectromechanical transducer
EP1832550A1 (en) Electrostatic actuation method and electrostatic actuator with integral electrodes for microelectromechanical systems
US5410799A (en) Method of making electrostatic switches for integrated circuits
JP2007522609A (ja) ピエゾ電気材料でできたマイクロ電気機械スイッチを備える電子装置
Maleki et al. Single-layer elastomeric out-of-plane actuator with asymmetric surface profile
CN115933160A (zh) 微电子元件及其制备方法、电子设备
CA2485153C (en) Bi-directional actuator utilizing both attractive and repulsive electrostatic forces
CN117916190A (zh) Mems开关器件及电子设备

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20031224

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20040115

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123

Year of fee payment: 9

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130123

Year of fee payment: 9