JP4161950B2 - マイクロメカニカル静電アクチュエータ - Google Patents
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- H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
- H02N1/002—Electrostatic motors
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- H02N1/008—Laterally driven motors, e.g. of the comb-drive type
Description
本発明はマイクロメカニカル静電アクチュエータに係り、特に、共振素子やフィルタ素
子を構成する場合に好適なマイクロメカニカル静電アクチュエータの構造に関する。
子を構成する場合に好適なマイクロメカニカル静電アクチュエータの構造に関する。
近年、世界的な高度情報化社会の到来により、パーソナルユースの携帯電話の普及やイ
ンターネットを媒体とした新しいビジネスの誕生など、通信・マルチメディア市場は飛躍
的な発展を遂げている。その中でも情報化時代の牽引役とも言える携帯電話の機能は単純
な電話としての機能だけでなくなってきた。例えば、音声、文字、静止画に加え、高品質
な音楽、カラー動画像などの高速・大容量データの送受信のように従来の機能から大きく
進化している。このようなこれまでにない機能を携帯電話などに搭載するには、スペース
の制約から各種部品の「小型化・軽量化」が一段と求められる。また、携帯電話の筐体の
小型化傾向は、操作上の制限から限界が現れ始めているが、今後は「薄型化」への要求も
高まるものと考えられる。
ンターネットを媒体とした新しいビジネスの誕生など、通信・マルチメディア市場は飛躍
的な発展を遂げている。その中でも情報化時代の牽引役とも言える携帯電話の機能は単純
な電話としての機能だけでなくなってきた。例えば、音声、文字、静止画に加え、高品質
な音楽、カラー動画像などの高速・大容量データの送受信のように従来の機能から大きく
進化している。このようなこれまでにない機能を携帯電話などに搭載するには、スペース
の制約から各種部品の「小型化・軽量化」が一段と求められる。また、携帯電話の筐体の
小型化傾向は、操作上の制限から限界が現れ始めているが、今後は「薄型化」への要求も
高まるものと考えられる。
上記のような各種の要求を達成する手段としてＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical S
ystems）テクノロジーがある。このＭＥＭＳ、すなわち微小な電気機械システムは、半導
体の微細加工技術を基本とした「マイクロマシニング」で作る高付加価値の部品である。
回路を始め、微細構造体やセンサ、さらにアクチュエータやエネルギー源などを小型に集
積化できる。具体的な製品としては、プリンタヘッドやＤＭＤ（Digital Micro mirror D
evise）などが市場に登場している。
ystems）テクノロジーがある。このＭＥＭＳ、すなわち微小な電気機械システムは、半導
体の微細加工技術を基本とした「マイクロマシニング」で作る高付加価値の部品である。
回路を始め、微細構造体やセンサ、さらにアクチュエータやエネルギー源などを小型に集
積化できる。具体的な製品としては、プリンタヘッドやＤＭＤ（Digital Micro mirror D
evise）などが市場に登場している。
静電アクチュエータの構造としては、櫛歯構造を有する電極同士が噛み合うように対向
配置された櫛歯型アクチュエータが知られている（例えば、以下の非特許文献１参照）。
例えば、図１９に示す静電アクチュエータ１０には、基板上に固定された固定部１１ａ及
び固定部１１ａに接続された支持梁部１１ｂ及び１１ｃを備えた支持体１１と、この支持
体１１によって中央に配置された可動電極１２と、その左右に配置された一対の駆動電極
（固定電極）１３とが設けられ、可動電極１２の櫛歯構造１２ｃと駆動電極１３の櫛歯構
造１３ｂとがそれぞれ櫛歯状に噛合した状態で対向配置されている。この静電アクチュエ
ータ１０は共振子を構成したものであり、電極対向部が櫛歯構造であるため、電極対向面
積が広く取れ、駆動力が大きくなるために比較的低電圧で駆動できるとともに、変位とキ
ャパシタ変化が線形であるため、線形応答が得られるという利点がある。
WILLIAM C．TANG， TU−CUONG， H．NGUYEN and ROGER T．HOWE "Laterally Driven Resonant Microstructures" Sensors and Actuators,20(1989) p.25−32
配置された櫛歯型アクチュエータが知られている（例えば、以下の非特許文献１参照）。
例えば、図１９に示す静電アクチュエータ１０には、基板上に固定された固定部１１ａ及
び固定部１１ａに接続された支持梁部１１ｂ及び１１ｃを備えた支持体１１と、この支持
体１１によって中央に配置された可動電極１２と、その左右に配置された一対の駆動電極
（固定電極）１３とが設けられ、可動電極１２の櫛歯構造１２ｃと駆動電極１３の櫛歯構
造１３ｂとがそれぞれ櫛歯状に噛合した状態で対向配置されている。この静電アクチュエ
ータ１０は共振子を構成したものであり、電極対向部が櫛歯構造であるため、電極対向面
積が広く取れ、駆動力が大きくなるために比較的低電圧で駆動できるとともに、変位とキ
ャパシタ変化が線形であるため、線形応答が得られるという利点がある。
WILLIAM C．TANG， TU−CUONG， H．NGUYEN and ROGER T．HOWE "Laterally Driven Resonant Microstructures" Sensors and Actuators,20(1989) p.25−32
しかしながら、前述の櫛歯型の静電アクチュエータ１０では、可動電極１２の櫛歯構造
を一体に構成するために、左右の櫛歯構造を連結するための連結部１２ａ及び櫛歯構造を
支持する櫛歯支持部１２ｂを設ける必要があり、これらの連結部１２ａ及び櫛歯支持部１
２ｂは、駆動力を高めるために多数の歯を備えた櫛歯構造を設けるときには、全占有面積
のうちの多くの面積を占めることとなる。これらの連結部１２ａ及び櫛歯支持部１２ｂは
駆動力とは無関係の部分であり、この部分によってアクチュエータの占有面積が大きくな
り、アクチュエータの小型化に反する結果となる。
を一体に構成するために、左右の櫛歯構造を連結するための連結部１２ａ及び櫛歯構造を
支持する櫛歯支持部１２ｂを設ける必要があり、これらの連結部１２ａ及び櫛歯支持部１
２ｂは、駆動力を高めるために多数の歯を備えた櫛歯構造を設けるときには、全占有面積
のうちの多くの面積を占めることとなる。これらの連結部１２ａ及び櫛歯支持部１２ｂは
駆動力とは無関係の部分であり、この部分によってアクチュエータの占有面積が大きくな
り、アクチュエータの小型化に反する結果となる。
また、上記の可動電極１２を形成する場合には、基板上にＰＳＧ（リンドープガラス）
や有機樹脂などで構成される犠牲層を形成し、その上に可動電極１２を形成した後に、上
記犠牲層をエッチングなどによって除去する工程が必要になる。しかし、上記のように大
きな面積の連結部１２ａ及び櫛歯支持部１２ｂを有する場合には、犠牲層のエッチングが
困難となり、可動電極１２を基板からリリースできないことがあり、製造上の歩留まりが
低くなるという問題点がある。また、犠牲層のエッチングを確実に行うには、連結部１２
ａ及び櫛歯支持部１２ｂに多数のエッチング孔１２ｘを形成する必要があるため、構造設
計が難しいという問題点もある。
や有機樹脂などで構成される犠牲層を形成し、その上に可動電極１２を形成した後に、上
記犠牲層をエッチングなどによって除去する工程が必要になる。しかし、上記のように大
きな面積の連結部１２ａ及び櫛歯支持部１２ｂを有する場合には、犠牲層のエッチングが
困難となり、可動電極１２を基板からリリースできないことがあり、製造上の歩留まりが
低くなるという問題点がある。また、犠牲層のエッチングを確実に行うには、連結部１２
ａ及び櫛歯支持部１２ｂに多数のエッチング孔１２ｘを形成する必要があるため、構造設
計が難しいという問題点もある。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、その課題は、高い駆動力を得るこ
とができるとともに、占有面積を低減することができるマイクロメカニカル静電アクチュ
エータの構造を実現することにある。また、他の課題は、可動電極の製造を容易に行うこ
とのできるマイクロメカニカル静電アクチュエータの構造を実現することにある。
とができるとともに、占有面積を低減することができるマイクロメカニカル静電アクチュ
エータの構造を実現することにある。また、他の課題は、可動電極の製造を容易に行うこ
とのできるマイクロメカニカル静電アクチュエータの構造を実現することにある。
斯かる実情に鑑み、本発明のマイクロメカニカル静電アクチュエータは、基板と、前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通した開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するように配置された独立した複数の駆動電極と、前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、前記可動電極の移動に応じた出力信号を出力する信号出力手段と、を具備することを特徴とする。
この発明によれば、電圧印加手段により可動電極と駆動電極との間に電圧を印加すると
、可動電極の開口縁部と、開口部内に配置された駆動電極との間に静電力が発生し、この
静電力により、可動電極を平面方向に移動させることができ、この可動電極の移動に応じ
て信号出力手段により出力信号が出力される。このとき、可動電極が開口部を備えた枠形
状を有していることにより、静電力が作用する電極対向面積を充分に確保することができ
るとともに、連結構造や支持構造を別途設けなくても剛性を確保することが可能になるた
め、駆動力を低下させずに占有面積を小さくすることができる。また、駆動力を高めるこ
とができるので、駆動電圧の低電圧化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を
有することにより、開口部を通して犠牲層のエッチングを容易に行うことができるように
なるなど、可動電極を容易に製造できるようになる。
、可動電極の開口縁部と、開口部内に配置された駆動電極との間に静電力が発生し、この
静電力により、可動電極を平面方向に移動させることができ、この可動電極の移動に応じ
て信号出力手段により出力信号が出力される。このとき、可動電極が開口部を備えた枠形
状を有していることにより、静電力が作用する電極対向面積を充分に確保することができ
るとともに、連結構造や支持構造を別途設けなくても剛性を確保することが可能になるた
め、駆動力を低下させずに占有面積を小さくすることができる。また、駆動力を高めるこ
とができるので、駆動電圧の低電圧化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を
有することにより、開口部を通して犠牲層のエッチングを容易に行うことができるように
なるなど、可動電極を容易に製造できるようになる。
ここで、前記駆動電極は、前記静電力が生じていない状態で前記開口部の中心からずれ
た位置に配置されていることが好ましい。これによれば、静電力が生じていない初期位置
にある可動電極に対しては、駆動電極と可動電極との間に生ずる静電力が駆動電極のずれ
た方向にある開口縁部に対して主体的に作用するため、駆動開始初期から充分な駆動力を
得ることができる。
た位置に配置されていることが好ましい。これによれば、静電力が生じていない初期位置
にある可動電極に対しては、駆動電極と可動電極との間に生ずる静電力が駆動電極のずれ
た方向にある開口縁部に対して主体的に作用するため、駆動開始初期から充分な駆動力を
得ることができる。
また、この発明によれば、一の駆動電極と他の駆動電極の電位を、可動電極の電位に対して相互に反転した状態となるように駆動することにより、例えば、静電斥力と静電引力とを同時に可動電極に作用させて、駆動力を高めるといったことが可能になる。また、開口部の開口縁形状や駆動電極の配列態様を適宜に設定することにより、複数の駆動電極に与える電位の組合せによって２以上の異なる方向に可動電極を移動させることも可能になる。例えば、一の駆動電極を開口部の一の側に対向する開口縁に近接配置させ、他の駆動電極を開口部の他の側（上記一の側とは異なる方向側）に対向する開口縁に近接配置させることで、一の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発生する静電力の方向と、他の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発生する静電力の方向とを相互に異ならせることができるので、一の駆動電極及び他の駆動電極に対する電位付与状態に応じて可動電極の移動方向が異なるように構成できる。
本発明において、前記可動電極の外側に前記可動電極の外縁に対向配置された別の駆動
電極をさらに具備することが好ましい。これにより、可動電極と、その外側に配置された
別の駆動電極との間にも静電力を生じさせることができるため、さらに効率的に可動電極
を駆動することができ、駆動力を高めることができる。
電極をさらに具備することが好ましい。これにより、可動電極と、その外側に配置された
別の駆動電極との間にも静電力を生じさせることができるため、さらに効率的に可動電極
を駆動することができ、駆動力を高めることができる。
本発明において、前記可動電極には複数の前記開口部が配列されていることが好ましい
。これによれば、複数の開口部が配列されていることにより、静電力が作用する電極対向
面積を増加させることができるので駆動力を高めることが可能になる。また、複数の開口
部を可動電極の占有範囲の全体に亘って均一に配列させる（例えば、可動電極を格子構造
若しくは網目構造とする）ことにより、駆動力のバランスを確保できるとともに、犠牲層
に対するエッチング処理時などにおいて可動電極を基板表面から容易にリリースさせるこ
とができるため、製造時間の短縮や構造精度の向上などを図ることができる。
。これによれば、複数の開口部が配列されていることにより、静電力が作用する電極対向
面積を増加させることができるので駆動力を高めることが可能になる。また、複数の開口
部を可動電極の占有範囲の全体に亘って均一に配列させる（例えば、可動電極を格子構造
若しくは網目構造とする）ことにより、駆動力のバランスを確保できるとともに、犠牲層
に対するエッチング処理時などにおいて可動電極を基板表面から容易にリリースさせるこ
とができるため、製造時間の短縮や構造精度の向上などを図ることができる。
本発明において、前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列され
ていることが好ましい。これによれば、アクチュエータのコンパクト性を確保しつつ、可
動電極の剛性低下を抑制することができ、また、開口部の配列密度を高めることができる
ので、駆動力をさらに向上させることも可能になる。
ていることが好ましい。これによれば、アクチュエータのコンパクト性を確保しつつ、可
動電極の剛性低下を抑制することができ、また、開口部の配列密度を高めることができる
ので、駆動力をさらに向上させることも可能になる。
また、本発明のマイクロメカニカル静電アクチュエータは、基板と、前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通した開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するように配置された独立した複数の駆動電極と、前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、を具備し、前記複数の駆動電極は、それぞれ前記開口部の異なる方向の内縁部に対して近接配置されていることを特徴とする。
この発明によれば、可動電極が開口部を備えた枠形状を有していることにより、静電力
が作用する電極対向面積を充分に確保することができるとともに、連結構造や支持構造を
別途設けなくても剛性を確保することが可能になるため、駆動力を低下させずに占有面積
を小さくすることができる。また、駆動力を高めることができるので、駆動電圧の低電圧
化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を有することにより、開口部を通して
犠牲層のエッチングを容易に行うことができるようになるなど、可動電極を容易に製造で
きるようになる。しかも、可動電極の開口部内に複数の駆動電極が配置され、これらの複
数の駆動電極が、複数の駆動電極の電位付与態様に応じて可動電極の移動方向を異ならし
めることができる態様で配列されていることにより、可動電極を平面方向の異なる方向に
移動させることが可能になり、例えば、可動電極に複雑な動作を行わせることが可能にな
ったり、共振素子やフィルタ素子として用いる場合には複数の振動モードで動作させるこ
とが可能になったりするなど、動作態様の自由度を高めることができる。
が作用する電極対向面積を充分に確保することができるとともに、連結構造や支持構造を
別途設けなくても剛性を確保することが可能になるため、駆動力を低下させずに占有面積
を小さくすることができる。また、駆動力を高めることができるので、駆動電圧の低電圧
化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を有することにより、開口部を通して
犠牲層のエッチングを容易に行うことができるようになるなど、可動電極を容易に製造で
きるようになる。しかも、可動電極の開口部内に複数の駆動電極が配置され、これらの複
数の駆動電極が、複数の駆動電極の電位付与態様に応じて可動電極の移動方向を異ならし
めることができる態様で配列されていることにより、可動電極を平面方向の異なる方向に
移動させることが可能になり、例えば、可動電極に複雑な動作を行わせることが可能にな
ったり、共振素子やフィルタ素子として用いる場合には複数の振動モードで動作させるこ
とが可能になったりするなど、動作態様の自由度を高めることができる。
この場合に、可動電極の開口部内には、一の駆動電極が上記平面方向に含まれる一の側
に対向する開口縁に対して近接配置され、他の駆動電極が上記平面方向に含まれる他の側
（上記一の側とは異なる方向の側）に対向する開口縁に対して近接配置されることが望ま
しい。このように構成すると、一の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発
生する静電力の方向と、他の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発生する
静電力の方向とを相互に異ならしめることができるので、一の駆動電極及び他の駆動電極
に対する電位付与状態に応じて可動電極が異なる方向に移動するように構成できる。
に対向する開口縁に対して近接配置され、他の駆動電極が上記平面方向に含まれる他の側
（上記一の側とは異なる方向の側）に対向する開口縁に対して近接配置されることが望ま
しい。このように構成すると、一の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発
生する静電力の方向と、他の駆動電極と可動電極との間に電圧を印加したときに発生する
静電力の方向とを相互に異ならしめることができるので、一の駆動電極及び他の駆動電極
に対する電位付与状態に応じて可動電極が異なる方向に移動するように構成できる。
本発明において、前記可動電極には複数の前記開口部が配列されていることが好ましい
。この場合、特に、前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列され
ていることが望ましい。
。この場合、特に、前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列され
ていることが望ましい。
また、本発明のマイクロメカニカル静電アクチュエータは、基板と、前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通するとともに平面に沿って均一に分散配置された複数の開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、
前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するようにそれぞれ配置された独立した複数の駆動電極と、前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、を具備することを特徴とする。
前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するようにそれぞれ配置された独立した複数の駆動電極と、前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、を具備することを特徴とする。
この発明によれば、可動電極が開口部を備えた枠形状を有していることにより、静電力
が作用する電極対向面積を充分に確保することができるとともに、連結構造や支持構造を
別途設けなくても剛性を確保することが可能になるため、駆動力を低下させずに占有面積
を小さくすることができる。また、駆動力を高めることができるので、駆動電圧の低電圧
化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を有することにより、開口部を通して
犠牲層のエッチングを容易に行うことができるようになるなど、可動電極を容易に製造で
きるようになる。特に、可動電極には、複数の開口部が均一に分散配置されているので、
可動電極の製造をさらに容易に行うことが可能になる。また、均一に分散配置された複数
の開口部を有することにより、駆動力のバランスを確保することができる。
が作用する電極対向面積を充分に確保することができるとともに、連結構造や支持構造を
別途設けなくても剛性を確保することが可能になるため、駆動力を低下させずに占有面積
を小さくすることができる。また、駆動力を高めることができるので、駆動電圧の低電圧
化を図ることもできる。さらに、可動電極が枠形状を有することにより、開口部を通して
犠牲層のエッチングを容易に行うことができるようになるなど、可動電極を容易に製造で
きるようになる。特に、可動電極には、複数の開口部が均一に分散配置されているので、
可動電極の製造をさらに容易に行うことが可能になる。また、均一に分散配置された複数
の開口部を有することにより、駆動力のバランスを確保することができる。
本発明において、前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列され
ていることが好ましい。
ていることが好ましい。
本発明によれば、駆動力の向上、駆動電圧の低減、占有面積の低減、或いは、製造の容
易化と言う優れた効果を奏し得る。
易化と言う優れた効果を奏し得る。
次に、添付図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下に説
明する各実施形態を示す平面図においては、下地部分を構成する基板の外形を省略して示
し、また、断面図においては、基板の外形を図中に収まる適宜の大きさであるものとして
示すが、基板の平面形状及び平面寸法は任意に設定することができる。また、その他の図
面を含め、図中の寸法は図示の都合上適宜の寸法としてあり、特に厚さについては実際の
正確な寸法を示すものではない。
明する各実施形態を示す平面図においては、下地部分を構成する基板の外形を省略して示
し、また、断面図においては、基板の外形を図中に収まる適宜の大きさであるものとして
示すが、基板の平面形状及び平面寸法は任意に設定することができる。また、その他の図
面を含め、図中の寸法は図示の都合上適宜の寸法としてあり、特に厚さについては実際の
正確な寸法を示すものではない。
［第１実施形態］
図１は、本発明に係る第１実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエータ１００の
平面構造を示す平面図、図２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に沿った断面構造を模式的に示
す縦断面図、図２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に沿った断面構造を模式的に示す縦断面図
である。この静電アクチュエータ１００は、支持体１０１、可動電極１０２及び駆動電極
１０３を有し、図２に示す基板１００Ｓ上に薄膜形成プロセスを用いて形成される。例え
ば、基板１００Ｓとしてのシリコン基板上に絶縁層１００Ｉを形成し、この絶縁層１００
Ｉ上にポリシリコンなどのある程度のキャリア濃度を有する半導体やアルミニウムなどの
金属などを用いて上記の支持部１０１、可動電極１０２及び駆動電極１０３が薄膜状に構
成される。なお、基板１００Ｓが絶縁基板でない場合、例えば、導電性を有する半導体基
板、導電体基板である場合には、基板１００Ｓの表面にはＳｉＯ２などで構成される上記
の絶縁層１００Ｉを形成し、この絶縁層１００Ｉ上に上記の支持部１０１、可動電極１０
２及び駆動電極１０３が形成されるが、基板１００Ｓが絶縁基板であれば、絶縁層１００
Ｉは不要である。この静電アクチュエータ１００は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成した微小
な静電アクチュエータである。
図１は、本発明に係る第１実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエータ１００の
平面構造を示す平面図、図２（ａ）は図１のIIａ−IIａ線に沿った断面構造を模式的に示
す縦断面図、図２（ｂ）は図１のIIｂ−IIｂ線に沿った断面構造を模式的に示す縦断面図
である。この静電アクチュエータ１００は、支持体１０１、可動電極１０２及び駆動電極
１０３を有し、図２に示す基板１００Ｓ上に薄膜形成プロセスを用いて形成される。例え
ば、基板１００Ｓとしてのシリコン基板上に絶縁層１００Ｉを形成し、この絶縁層１００
Ｉ上にポリシリコンなどのある程度のキャリア濃度を有する半導体やアルミニウムなどの
金属などを用いて上記の支持部１０１、可動電極１０２及び駆動電極１０３が薄膜状に構
成される。なお、基板１００Ｓが絶縁基板でない場合、例えば、導電性を有する半導体基
板、導電体基板である場合には、基板１００Ｓの表面にはＳｉＯ２などで構成される上記
の絶縁層１００Ｉを形成し、この絶縁層１００Ｉ上に上記の支持部１０１、可動電極１０
２及び駆動電極１０３が形成されるが、基板１００Ｓが絶縁基板であれば、絶縁層１００
Ｉは不要である。この静電アクチュエータ１００は、ＭＥＭＳ技術を用いて形成した微小
な静電アクチュエータである。
支持体１０１には、下地面（基板表面或いは絶縁層の表面）上に固定された固定部１０
１ａと、下地面から離反した状態に形成された支持梁部１０１ｂとを有し、支持梁部１０
１ｂは可動電極１０２に接続されている。図示例では、支持体１０１には一対の支持梁部
１０１ｂが設けられている。また、可動電極１０２の両側にそれぞれ上記の支持体１０１
が設けられ、これらの支持体１０１によって可動電極１０２の両端が支持されている。
１ａと、下地面から離反した状態に形成された支持梁部１０１ｂとを有し、支持梁部１０
１ｂは可動電極１０２に接続されている。図示例では、支持体１０１には一対の支持梁部
１０１ｂが設けられている。また、可動電極１０２の両側にそれぞれ上記の支持体１０１
が設けられ、これらの支持体１０１によって可動電極１０２の両端が支持されている。
可動電極１０２は、全体が下地面から離反した状態に形成され、支持体１０１の支持梁
部１０１ｂが変形することによって平面方向（図示例では左右方向）に移動可能に構成さ
れている。可動電極１０２には垂直方向（図１の紙面と直交する方向）に貫通する開口部
１０２ａが設けられ、これによって可動電極１０２が枠形状となっている。図示例では、
可動電極１０２には複数の開口部１０２ａが設けられ、これらの開口部１０２ａが縦横に
マトリクス状に配列されている。すなわち、これらの複数の開口部１０２ａは、可動電極
１０２の全体に亘って平面方向に均一に分散配置されている。図示例では、開口部１０２
ａは矩形状に開口している。なお、上記平面方向と垂直方向はあくまでも相対的な表現で
あり、静電アクチュエータの設置姿勢によって変化するものではない。また、枠形状とは
、周囲が完全に閉鎖された開口部を有する形状という意味に過ぎず、可動電極の平面形状
としては、窓枠形状であってもよく、網目形状であっても構わない。
部１０１ｂが変形することによって平面方向（図示例では左右方向）に移動可能に構成さ
れている。可動電極１０２には垂直方向（図１の紙面と直交する方向）に貫通する開口部
１０２ａが設けられ、これによって可動電極１０２が枠形状となっている。図示例では、
可動電極１０２には複数の開口部１０２ａが設けられ、これらの開口部１０２ａが縦横に
マトリクス状に配列されている。すなわち、これらの複数の開口部１０２ａは、可動電極
１０２の全体に亘って平面方向に均一に分散配置されている。図示例では、開口部１０２
ａは矩形状に開口している。なお、上記平面方向と垂直方向はあくまでも相対的な表現で
あり、静電アクチュエータの設置姿勢によって変化するものではない。また、枠形状とは
、周囲が完全に閉鎖された開口部を有する形状という意味に過ぎず、可動電極の平面形状
としては、窓枠形状であってもよく、網目形状であっても構わない。
駆動電極１０３は、可動電極１０２の各開口部１０２ａの内部に配置されている。駆動
電極１０３としては、第１駆動電極１０３Ａ及び第２駆動電極１０３Ｂが独立して設けら
れ、これらの第１駆動電極１０３Ａ及び第２駆動電極１０３Ｂが各開口部１０２ａの内部
にそれぞれ配置されている。なお、複数の駆動電極が独立して設けられるとは、これらの
駆動電極に相互に異なる電位を与えることができるということを意味する。
電極１０３としては、第１駆動電極１０３Ａ及び第２駆動電極１０３Ｂが独立して設けら
れ、これらの第１駆動電極１０３Ａ及び第２駆動電極１０３Ｂが各開口部１０２ａの内部
にそれぞれ配置されている。なお、複数の駆動電極が独立して設けられるとは、これらの
駆動電極に相互に異なる電位を与えることができるということを意味する。
ここで、可動電極１０２と駆動電極１０３との間に静電力が働いていない状態（図１の
状態）において、第１駆動電極１０３Ａは開口部１０２ａの中心から所定の向き（図示左
側）にずれた位置に配置され、第２駆動電極１０３Ｂは開口部１０２ａの中心から所定の
向きとは反対の向き（図示右側）にずれた位置に配置されるように構成されている。すな
わち、第１駆動電極１０３Ａと第２駆動電極１０３Ｂとは、開口部１０２ａの中心の両側
に配置されている。
状態）において、第１駆動電極１０３Ａは開口部１０２ａの中心から所定の向き（図示左
側）にずれた位置に配置され、第２駆動電極１０３Ｂは開口部１０２ａの中心から所定の
向きとは反対の向き（図示右側）にずれた位置に配置されるように構成されている。すな
わち、第１駆動電極１０３Ａと第２駆動電極１０３Ｂとは、開口部１０２ａの中心の両側
に配置されている。
図４は、上記実施形態の可動電極１０２の一部と駆動電極１０３との関係を示す部分説
明図である。図４（ａ）に示すように、可動電極１０２に電位Ｖｓが印加され、第１駆動
電極１０３Ａには電位Ｖｄａが印加され、第２駆動電極１０３Ｂには電位Ｖｄｂが印加さ
れる。ここで、電位Ｖｓを基準とした場合に電位ＶｄａとＶｄｂとが逆極性になるように
構成すると、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、可動電極１０２ａと第１駆動電極１０
３Ａとの間に働く静電力と、可動電極１０２と第２駆動電極１０３Ｂとの間に働く静電力
とが同じ向きに作用することとなり、可動電極１０２が強い駆動力を受けるように構成す
ることができる。すなわち、可動電極１０２と第１駆動電極１０３Ａとの間に静電斥力が
働くときには、可動電極１０２と第２駆動電極１０３Ｂとの間に静電引力が働き、可動電
極１０２と第１駆動電極１０３Ａとの間に静電引力が働くときには、可動電極１０２と第
２駆動電極１０３Ｂとの間に静電斥力が働くといった具合である。この場合、図４（ａ）
に点線で示すように、供給される電位Ｖｄに対して一方に電位Ｖｓを基準とした極性反転
回路を介在させることにより、第１駆動電極１０３Ａと第２駆動電極１０３Ｂに極性の異
なる電位を印加するようにしてもよい。
明図である。図４（ａ）に示すように、可動電極１０２に電位Ｖｓが印加され、第１駆動
電極１０３Ａには電位Ｖｄａが印加され、第２駆動電極１０３Ｂには電位Ｖｄｂが印加さ
れる。ここで、電位Ｖｓを基準とした場合に電位ＶｄａとＶｄｂとが逆極性になるように
構成すると、図４（ｂ）及び（ｃ）に示すように、可動電極１０２ａと第１駆動電極１０
３Ａとの間に働く静電力と、可動電極１０２と第２駆動電極１０３Ｂとの間に働く静電力
とが同じ向きに作用することとなり、可動電極１０２が強い駆動力を受けるように構成す
ることができる。すなわち、可動電極１０２と第１駆動電極１０３Ａとの間に静電斥力が
働くときには、可動電極１０２と第２駆動電極１０３Ｂとの間に静電引力が働き、可動電
極１０２と第１駆動電極１０３Ａとの間に静電引力が働くときには、可動電極１０２と第
２駆動電極１０３Ｂとの間に静電斥力が働くといった具合である。この場合、図４（ａ）
に点線で示すように、供給される電位Ｖｄに対して一方に電位Ｖｓを基準とした極性反転
回路を介在させることにより、第１駆動電極１０３Ａと第２駆動電極１０３Ｂに極性の異
なる電位を印加するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、第１駆動電極１０３Ａと第２駆動電極１０３Ｂのうちいずれ
か一方のみを駆動するようにしてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、第１駆動電
極１０３Ａに電位Ｖｄを印加し、可動電極１０２に電位Ｖｓを印加することによって、図
５（ｂ）及び（ｃ）に示すように可動電極１０２に駆動力を与えることができる。この場
合には、駆動電極１０３として第１駆動電極１０３Ａのみを形成してもよい。
か一方のみを駆動するようにしてもよい。例えば、図５（ａ）に示すように、第１駆動電
極１０３Ａに電位Ｖｄを印加し、可動電極１０２に電位Ｖｓを印加することによって、図
５（ｂ）及び（ｃ）に示すように可動電極１０２に駆動力を与えることができる。この場
合には、駆動電極１０３として第１駆動電極１０３Ａのみを形成してもよい。
本実施形態では、枠状の可動電極１０２に設けた開口部１０２ａの内部に駆動電極１０
３を配置することで、静電力の発生する電極対向面積を増大させることができるとともに
、単なる支持部分などを設ける必要がなく、可動電極１０２のほとんど全てが有効な駆動
部分となるため、占有面積を増大させることなく大きな駆動力を得ることができる。また
、可動電極１０２自体に駆動用の開口部１０２ａが設けられていることで、犠牲層を用い
た製造プロセスにおける犠牲層除去工程を支障なく実施できるという利点もある。特に、
開口部１０２ａが可動電極１０２の全体に亘って均一に分散配置されていることにより、
製造プロセスのプロセス時間の短縮や電極構造の形状精度の向上を図ることができる。
３を配置することで、静電力の発生する電極対向面積を増大させることができるとともに
、単なる支持部分などを設ける必要がなく、可動電極１０２のほとんど全てが有効な駆動
部分となるため、占有面積を増大させることなく大きな駆動力を得ることができる。また
、可動電極１０２自体に駆動用の開口部１０２ａが設けられていることで、犠牲層を用い
た製造プロセスにおける犠牲層除去工程を支障なく実施できるという利点もある。特に、
開口部１０２ａが可動電極１０２の全体に亘って均一に分散配置されていることにより、
製造プロセスのプロセス時間の短縮や電極構造の形状精度の向上を図ることができる。
なお、上記実施形態を製造する場合には、例えば、基板１００Ｓ及び絶縁層１００Ｉな
どで構成される下地上に、スパッタリング法やＣＶＤ法などを用いた成膜プロセスとフォ
トリソグラフィ法などを用いたパターニングプロセスとにより支持体１０１の固定部１０
１ａ及び駆動電極１０３を形成し、次に、この固定部１０１ａ及び駆動電極１０３以外の
領域にＰＳＧ（リンドープガラス）や有機樹脂などで構成される犠牲層（図示せず）を形
成し、さらに、この犠牲層の上に支持梁部１０１ｂ及び可動電極１０２を上記と同様の成
膜プロセス及びパターニングプロセスにより形成する。そして、最後に犠牲層をウエット
エッチングなどにより除去することで、支持梁部１０１ｂ及び可動電極１０２が基板３０
０Ｓの表面から離反した（リリースされた）状態となる。
どで構成される下地上に、スパッタリング法やＣＶＤ法などを用いた成膜プロセスとフォ
トリソグラフィ法などを用いたパターニングプロセスとにより支持体１０１の固定部１０
１ａ及び駆動電極１０３を形成し、次に、この固定部１０１ａ及び駆動電極１０３以外の
領域にＰＳＧ（リンドープガラス）や有機樹脂などで構成される犠牲層（図示せず）を形
成し、さらに、この犠牲層の上に支持梁部１０１ｂ及び可動電極１０２を上記と同様の成
膜プロセス及びパターニングプロセスにより形成する。そして、最後に犠牲層をウエット
エッチングなどにより除去することで、支持梁部１０１ｂ及び可動電極１０２が基板３０
０Ｓの表面から離反した（リリースされた）状態となる。
［第２実施形態］
次に、図３を参照して、本発明に係る第２実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュ
エータ１００′について説明する。この実施形態は、上記第１実施形態と同様の基板上に
形成された支持体１０１′、可動電極１０２′及び駆動電極１０３′を備えている。ここ
で、可動電極１０２′及び駆動電極１０３′は基本的に第１実施形態と同様であり、可動
電極１０２′には複数の開口部１０２ａ′が縦横にマトリクス状に配置され、可動電極１
０２′の全体に亘って均一に分散配置されている。また、上記開口部１０２ａ′内におい
て独立した複数の駆動電極、すなわち、第１駆動電極１０３Ａ′及び第２駆動電極１０３
Ｂ′が形成されている。
次に、図３を参照して、本発明に係る第２実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュ
エータ１００′について説明する。この実施形態は、上記第１実施形態と同様の基板上に
形成された支持体１０１′、可動電極１０２′及び駆動電極１０３′を備えている。ここ
で、可動電極１０２′及び駆動電極１０３′は基本的に第１実施形態と同様であり、可動
電極１０２′には複数の開口部１０２ａ′が縦横にマトリクス状に配置され、可動電極１
０２′の全体に亘って均一に分散配置されている。また、上記開口部１０２ａ′内におい
て独立した複数の駆動電極、すなわち、第１駆動電極１０３Ａ′及び第２駆動電極１０３
Ｂ′が形成されている。
本実施形態において、支持体１０１′は、固定部１０１ａ′及び支持梁部１０１ｂ′が
設けられている点で上記第１実施形態と同様であるが、支持体１０１′が可動電極１０２
′の両側においてそれぞれ独立した一対の固定部１０１ａ′及び支持梁部１０１ｂ′を備
えている点で第１実施形態とは異なる。すなわち、可動電極１０２′の外縁部のうち、相
互に背反する一対の辺には、それぞれ、当該辺に対して相互に離間した位置に一対の支持
梁部１０１ｂ′が接続され、これらの支持梁部１０１ｂ′はそれぞれ別々の固定部１０１
ａ′によって基板上に固定されている。
設けられている点で上記第１実施形態と同様であるが、支持体１０１′が可動電極１０２
′の両側においてそれぞれ独立した一対の固定部１０１ａ′及び支持梁部１０１ｂ′を備
えている点で第１実施形態とは異なる。すなわち、可動電極１０２′の外縁部のうち、相
互に背反する一対の辺には、それぞれ、当該辺に対して相互に離間した位置に一対の支持
梁部１０１ｂ′が接続され、これらの支持梁部１０１ｂ′はそれぞれ別々の固定部１０１
ａ′によって基板上に固定されている。
上記のように支持体１０１′を構成すると、支持体１０１′を可動電極１０２′の両側
においてそれぞれ複数任意の位置に接続することができるため、可動電極１０２′に対す
る支持強度を向上させることができる。したがって、可動電極１０２′をさらに安定した
姿勢で支持することができるとともに、可動電極１０２′の移動方向（図３の左右方向）
をさらに正確に設定することが可能になる。なお、上記実施形態では、可動電極１０２′
の両側にそれぞれ一対の独立した支持体１０１′が設けられているが、独立した支持体１
０１′は複数設けられていればよく、例えば、独立した３以上の支持体１０１′が可動電
極１０２′の両側にそれぞれ形成されていてもよい。
においてそれぞれ複数任意の位置に接続することができるため、可動電極１０２′に対す
る支持強度を向上させることができる。したがって、可動電極１０２′をさらに安定した
姿勢で支持することができるとともに、可動電極１０２′の移動方向（図３の左右方向）
をさらに正確に設定することが可能になる。なお、上記実施形態では、可動電極１０２′
の両側にそれぞれ一対の独立した支持体１０１′が設けられているが、独立した支持体１
０１′は複数設けられていればよく、例えば、独立した３以上の支持体１０１′が可動電
極１０２′の両側にそれぞれ形成されていてもよい。
［第３実施形態］
次に、図６を参照して本発明に係る第２実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ２００について説明する。この静電アクチュエータ２００では、上記第１実施形態と
同様の下地面上に、支持体２０１、可動電極２０２及び駆動電極２０３が形成されている
。支持体２０１には、第１実施形態と同様の固定部２０１ａと支持梁部２０１ｂとが設け
られている。また、可動電極２０２の両端が一対の支持体２０１によって支持されている
点でも第１実施形態と同様である。
次に、図６を参照して本発明に係る第２実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ２００について説明する。この静電アクチュエータ２００では、上記第１実施形態と
同様の下地面上に、支持体２０１、可動電極２０２及び駆動電極２０３が形成されている
。支持体２０１には、第１実施形態と同様の固定部２０１ａと支持梁部２０１ｂとが設け
られている。また、可動電極２０２の両端が一対の支持体２０１によって支持されている
点でも第１実施形態と同様である。
可動電極２０２には第１実施形態と同様に開口部２０２ａが設けられている。また、可
動電極２０２が下地面から離反した状態に構成され、平面方向（図示左右方向）に移動可
能に構成されている点でも第１実施形態と同様である。ただし、本実施形態の可動電極２
０２には一つの開口部２０２ａのみが形成されている。また、開口部２０２ａ内に第１駆
動電極２０３Ａ及び第２駆動電極２０３Ｂが配置されている点では第１実施形態と同様で
あるが、この実施形態では可動電極２０２の外側にも第３駆動電極２０３ＸＡと第４駆動
電極２０３ＸＢが設けられている点で上記第１実施形態とは異なる。
動電極２０２が下地面から離反した状態に構成され、平面方向（図示左右方向）に移動可
能に構成されている点でも第１実施形態と同様である。ただし、本実施形態の可動電極２
０２には一つの開口部２０２ａのみが形成されている。また、開口部２０２ａ内に第１駆
動電極２０３Ａ及び第２駆動電極２０３Ｂが配置されている点では第１実施形態と同様で
あるが、この実施形態では可動電極２０２の外側にも第３駆動電極２０３ＸＡと第４駆動
電極２０３ＸＢが設けられている点で上記第１実施形態とは異なる。
本実施形態では、第１駆動電極２０３Ａ及び第３駆動電極２０３ＸＡと可動電極２０２
との間に静電斥力が発生しているときには、第２駆動電極２０３Ｂ及び第４駆動電極２０
３ＸＢと可動電極２０２との間に静電引力が発生するようにし、第１駆動電極２０３Ａ及
び第３駆動電極２０３ＸＡと可動電極２０２との間に静電引力が発生しているときには、
第２駆動電極２０３Ｂ及び第４駆動電極２０３ＸＢと可動電極２０２との間に静電斥力が
発生するようにすることで、４つの駆動電極２０３により大きな駆動力を発揮できるよう
になっている。
との間に静電斥力が発生しているときには、第２駆動電極２０３Ｂ及び第４駆動電極２０
３ＸＢと可動電極２０２との間に静電引力が発生するようにし、第１駆動電極２０３Ａ及
び第３駆動電極２０３ＸＡと可動電極２０２との間に静電引力が発生しているときには、
第２駆動電極２０３Ｂ及び第４駆動電極２０３ＸＢと可動電極２０２との間に静電斥力が
発生するようにすることで、４つの駆動電極２０３により大きな駆動力を発揮できるよう
になっている。
本実施形態のように可動電極２０２に開口部２０２ａが一つしか形成されない場合、或
いは、より少ない数の開口部しか形成されない場合において、可動電極２０２の占有面積
を同一としたときには、第１実施形態よりも静電力を発生させる電極対向面積が小さくな
り、駆動力に関して不利になることが考えられる。そこで、本実施形態では、可動電極２
０２の開口部２０２ａ内だけではなく、可動電極２０２の外側にも駆動電極２０３ＸＡ，
２０３ＸＢを設け、占有面積をほとんど増加させずに駆動力を高めるようにしている。
いは、より少ない数の開口部しか形成されない場合において、可動電極２０２の占有面積
を同一としたときには、第１実施形態よりも静電力を発生させる電極対向面積が小さくな
り、駆動力に関して不利になることが考えられる。そこで、本実施形態では、可動電極２
０２の開口部２０２ａ内だけではなく、可動電極２０２の外側にも駆動電極２０３ＸＡ，
２０３ＸＢを設け、占有面積をほとんど増加させずに駆動力を高めるようにしている。
また、本実施形態の可動電極２０２と駆動電極２０３（２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３Ｘ
Ａ，２０３ＸＢ）のそれぞれの電極対向面を櫛歯構造とし、相互に対向する櫛歯構造同士
が噛合する態様で対向配置させてある。このため、電極対向面積が増大し、駆動力をさら
に増強することができる。
Ａ，２０３ＸＢ）のそれぞれの電極対向面を櫛歯構造とし、相互に対向する櫛歯構造同士
が噛合する態様で対向配置させてある。このため、電極対向面積が増大し、駆動力をさら
に増強することができる。
この実施形態の構造は、一見、従来の櫛歯構造を有するアクチュエータと類似している
ようにも見えるが、その可動電極２０２を開口部２０２ａが設けられた枠形状とすること
により、可動電極２０２の剛性の低下を抑制しつつ、可動電極２０２のうち駆動部分以外
の無駄な支持構造の面積比率を低減することができるので、占有面積の低減と駆動力の向
上を図ることができる。
ようにも見えるが、その可動電極２０２を開口部２０２ａが設けられた枠形状とすること
により、可動電極２０２の剛性の低下を抑制しつつ、可動電極２０２のうち駆動部分以外
の無駄な支持構造の面積比率を低減することができるので、占有面積の低減と駆動力の向
上を図ることができる。
［第４実施形態］
次に、図７を参照して本発明に係る第４実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ２００′について説明する。この静電アクチュエータ２００′は、上記第３実施形態
と同様の開口部２０２ａ′を備えた可動電極２０２′及び駆動電極２０３′（２０３Ａ′
，２０３Ｂ′，２０３ＸＡ′，２０３ＸＢ′）を備えているので、これらについては説明
を省略する。
次に、図７を参照して本発明に係る第４実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ２００′について説明する。この静電アクチュエータ２００′は、上記第３実施形態
と同様の開口部２０２ａ′を備えた可動電極２０２′及び駆動電極２０３′（２０３Ａ′
，２０３Ｂ′，２０３ＸＡ′，２０３ＸＢ′）を備えているので、これらについては説明
を省略する。
この実施形態では、可動電極２０２′を支持する支持体２０１′が固定部２０１ａ′及
び支持梁部２０１ｂ′を備えている点では第３実施形態と同様であるが、可動電極２０２
′の両側にそれぞれ一対の独立した支持体２０１′が設けられている点では第３実施形態
と異なる。これらの支持体２０２′は上記第２実施形態と同様の構造を備えている。すな
わち、可動電極２０２′の外縁部のうち、相互に対向する一対の辺には、それぞれ、当該
辺に対して相互に離間した位置に一対の支持梁部２０１ｂ′が接続され、これらの支持梁
部２０１ｂ′はそれぞれ別々の固定部２０１ａ′によって基板上に固定されている。
び支持梁部２０１ｂ′を備えている点では第３実施形態と同様であるが、可動電極２０２
′の両側にそれぞれ一対の独立した支持体２０１′が設けられている点では第３実施形態
と異なる。これらの支持体２０２′は上記第２実施形態と同様の構造を備えている。すな
わち、可動電極２０２′の外縁部のうち、相互に対向する一対の辺には、それぞれ、当該
辺に対して相互に離間した位置に一対の支持梁部２０１ｂ′が接続され、これらの支持梁
部２０１ｂ′はそれぞれ別々の固定部２０１ａ′によって基板上に固定されている。
上記のように支持体２０１′を構成すると、第２実施形態と同様に可動電極２０２′に
対する支持強度が向上し、可動電極２０２′をさらに安定した姿勢で支持することができ
るとともに、可動電極２０２′の移動方向（図７の左右方向）をさらに正確に設定するこ
とが可能になる。なお、上記実施形態では、可動電極２０２′の両側にそれぞれ一対の独
立した支持体２０１′が設けられているが、独立した支持体２０１′は複数設けられてい
ればよく、例えば、独立した３以上の支持体２０１′が可動電極２０２′の両側にそれぞ
れ形成されていてもよい。
対する支持強度が向上し、可動電極２０２′をさらに安定した姿勢で支持することができ
るとともに、可動電極２０２′の移動方向（図７の左右方向）をさらに正確に設定するこ
とが可能になる。なお、上記実施形態では、可動電極２０２′の両側にそれぞれ一対の独
立した支持体２０１′が設けられているが、独立した支持体２０１′は複数設けられてい
ればよく、例えば、独立した３以上の支持体２０１′が可動電極２０２′の両側にそれぞ
れ形成されていてもよい。
［第５実施形態］
次に、図８を参照して本発明に係る第５実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ３００について説明する。この静電アクチュエータ３００では、図８（ａ）及び図９
に示すように、上記第１実施形態と同様の下地面（基板３００Ｓ及び絶縁層３００Ｉ）上
に、支持体３０１、可動電極３０２及び駆動電極３０３が形成されている。
次に、図８を参照して本発明に係る第５実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ３００について説明する。この静電アクチュエータ３００では、図８（ａ）及び図９
に示すように、上記第１実施形態と同様の下地面（基板３００Ｓ及び絶縁層３００Ｉ）上
に、支持体３０１、可動電極３０２及び駆動電極３０３が形成されている。
本実施形態の支持体３０１は、下地面上に上方に向けて立設された柱状構造を有し、こ
の柱状構造が撓むことによって可動電極３０２が平面方向に移動できるように構成されて
いる。具体的には、支持体３０１の上端は可動電極３０２の四隅にそれぞれ接続されてい
る。ここで、本実施形態の場合、可動電極３０２が平面方向のいずれの向きにも移動可能
となるように、支持体３０１が形成されている。
の柱状構造が撓むことによって可動電極３０２が平面方向に移動できるように構成されて
いる。具体的には、支持体３０１の上端は可動電極３０２の四隅にそれぞれ接続されてい
る。ここで、本実施形態の場合、可動電極３０２が平面方向のいずれの向きにも移動可能
となるように、支持体３０１が形成されている。
本実施形態において、可動電極３０２には開口部３０２ａが形成され、この開口部３０
２ａ内に駆動電極３０３が配置されている点、及び、上記開口部３０２ａが複数設けられ
、これらが可動電極３０２の全体に亘って均一に分散配置されている（縦横にマトリクス
状に配列されている）点では上記各実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、図
８（ｂ）に示すように、開口部３０２ａ内に４つの駆動電極３０３、すなわち、第１駆動
電極３０３Ａ、第２駆動電極３０３Ｂ、第３駆動電極３０３Ｃ及び第４駆動電極３０３Ｄ
、が配置されている。これらのいずれの駆動電極３０３も、開口部３０２ａの中心の両側
（周囲）に配置されている。また、これらの４つの駆動電極３０３は、矩形の開口形状を
有する開口部３０２ａ内において、可動電極３０２の開口縁部に設けられた４つの内面（
内縁部）のうちの隣接する２つの内面に臨むように配置されている。
２ａ内に駆動電極３０３が配置されている点、及び、上記開口部３０２ａが複数設けられ
、これらが可動電極３０２の全体に亘って均一に分散配置されている（縦横にマトリクス
状に配列されている）点では上記各実施形態と同様である。しかし、本実施形態では、図
８（ｂ）に示すように、開口部３０２ａ内に４つの駆動電極３０３、すなわち、第１駆動
電極３０３Ａ、第２駆動電極３０３Ｂ、第３駆動電極３０３Ｃ及び第４駆動電極３０３Ｄ
、が配置されている。これらのいずれの駆動電極３０３も、開口部３０２ａの中心の両側
（周囲）に配置されている。また、これらの４つの駆動電極３０３は、矩形の開口形状を
有する開口部３０２ａ内において、可動電極３０２の開口縁部に設けられた４つの内面（
内縁部）のうちの隣接する２つの内面に臨むように配置されている。
本実施形態において、駆動電極３０３Ａ及び３０３Ｃと可動電極３０２との間に静電引
力が働き、駆動電極３０３Ｂ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電斥力が働くよう
に駆動することにより、図８（ｃ）のように可動電極３０２が移動し、これとは逆に、駆
動電極３０３Ａ及び３０３Ｃと可動電極３０２との間に静電斥力が働き、駆動電極３０３
Ｂ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電引力が働くように駆動することにより、図
８（ｄ）のように可動電極３０２が移動する。すなわち、これらの場合には可動電極３０
２は図示左右方向に移動する。
力が働き、駆動電極３０３Ｂ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電斥力が働くよう
に駆動することにより、図８（ｃ）のように可動電極３０２が移動し、これとは逆に、駆
動電極３０３Ａ及び３０３Ｃと可動電極３０２との間に静電斥力が働き、駆動電極３０３
Ｂ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電引力が働くように駆動することにより、図
８（ｄ）のように可動電極３０２が移動する。すなわち、これらの場合には可動電極３０
２は図示左右方向に移動する。
また、駆動電極３０３Ａ及び３０３Ｂと可動電極３０２との間に静電引力が働き、駆動
電極３０３Ｃ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電斥力が働くように駆動すること
により、図８（ｅ）のように可動電極３０２が移動し、これとは逆に、駆動電極３０３Ａ
及び３０３Ｂと可動電極３０２との間に静電斥力が働き、駆動電極３０３Ｃ及び３０３Ｄ
と可動電極３０２との間に静電引力が働くように駆動することにより、図８（ｆ）のよう
に可動電極３０２が移動する。すなわち、これらの場合には可動電極３０２は図示上下方
向に移動する。
電極３０３Ｃ及び３０３Ｄと可動電極３０２との間に静電斥力が働くように駆動すること
により、図８（ｅ）のように可動電極３０２が移動し、これとは逆に、駆動電極３０３Ａ
及び３０３Ｂと可動電極３０２との間に静電斥力が働き、駆動電極３０３Ｃ及び３０３Ｄ
と可動電極３０２との間に静電引力が働くように駆動することにより、図８（ｆ）のよう
に可動電極３０２が移動する。すなわち、これらの場合には可動電極３０２は図示上下方
向に移動する。
すなわち、本実施形態では、４つの駆動電極を駆動することによって４つの向き（すな
わち図示左右方向及び上下方向の２方向）のいずれにも可動電極３０２を移動させること
ができる。このように、可動電極３０２の開口部３０２ａの内側に複数の駆動電極を適宜
に配置し、これらの駆動電極への電位付与態様に応じて可動電極３０２の移動方向を変え
ることができるようにすること、或いは、可動電極３０２を複数の移動方向に移動可能に
構成することによって、可動電極３０２の移動態様の自由度が高められ、より複雑な動作
を可動電極３０２に行わせたり、或いは、異なる複数の振動モードで振動させたりするこ
とが可能になる。ただし、この実施形態でも、開口部３０２ａの内部に配置された独立し
た駆動電極の数を１つ若しくは２つとしてもよい。また、可動電極３０２の外側に別の駆
動電極を配置しても構わない。なお、図８（ｃ）〜（ｆ）に示す駆動態様とは別に、例え
ば、第１駆動電極３０３Ａ、第２駆動電極３０３Ｂ及び第３駆動電極３０３Ｃと、第４駆
動電極３０３Ｄとに、可動電極３０２の電位を基準とした逆極性の電位を与えることなど
により、上記４方向以外の方向（図示斜め方向）に可動電極３０２を移動させることも可
能である。
わち図示左右方向及び上下方向の２方向）のいずれにも可動電極３０２を移動させること
ができる。このように、可動電極３０２の開口部３０２ａの内側に複数の駆動電極を適宜
に配置し、これらの駆動電極への電位付与態様に応じて可動電極３０２の移動方向を変え
ることができるようにすること、或いは、可動電極３０２を複数の移動方向に移動可能に
構成することによって、可動電極３０２の移動態様の自由度が高められ、より複雑な動作
を可動電極３０２に行わせたり、或いは、異なる複数の振動モードで振動させたりするこ
とが可能になる。ただし、この実施形態でも、開口部３０２ａの内部に配置された独立し
た駆動電極の数を１つ若しくは２つとしてもよい。また、可動電極３０２の外側に別の駆
動電極を配置しても構わない。なお、図８（ｃ）〜（ｆ）に示す駆動態様とは別に、例え
ば、第１駆動電極３０３Ａ、第２駆動電極３０３Ｂ及び第３駆動電極３０３Ｃと、第４駆
動電極３０３Ｄとに、可動電極３０２の電位を基準とした逆極性の電位を与えることなど
により、上記４方向以外の方向（図示斜め方向）に可動電極３０２を移動させることも可
能である。
本実施形態の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄの配置に関しては、平面視矩形状に形成され
た開口部３０２ａの内部において、第１駆動電極３０３Ａ及び第２駆動電極３０３Ｂが開
口部３０２ａの図示上側の内縁部に近接配置され、第１駆動電極３０３Ａ及び第３駆動電
極３０３Ｃが開口部３０２ａの図示左側の内縁部に近接配置され、第３駆動電極３０３Ｃ
及び第４駆動電極３０３Ｄが開口部３０２ａの図示下側の内縁部に近接配置され、第４駆
動電極駆動電極３０３Ｄ及び第２駆動電極３０３Ｂが開口部３０２ａの図示右側の内縁部
に近接配置されている。このように、開口部３０２ａの内縁部に対して異なる方向に近接
配置された複数の駆動電極が存在することによって、これらの複数の駆動電極に対する電
位付与態様に応じて可動電極３０２を異なる２以上の方向に駆動することが可能になる。
この場合、複数の駆動電極に対する電位付与態様には、複数の駆動電極の一部に特定の電
位を付与しない場合や可動電極３０２と実質的に同じ電位を付与する場合が含まれる。ま
た、本実施形態のように、複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄがそれぞれ相隣り合う２つ
の内縁部に対して共にほぼ同じ距離だけ離間した状態で近接配置される場合も含まれる。
いずれにしても、最低２つの駆動電極が独立して設けられることによって、上記のように
異なる２以上の方向に可動電極を移動させることが可能になる。
た開口部３０２ａの内部において、第１駆動電極３０３Ａ及び第２駆動電極３０３Ｂが開
口部３０２ａの図示上側の内縁部に近接配置され、第１駆動電極３０３Ａ及び第３駆動電
極３０３Ｃが開口部３０２ａの図示左側の内縁部に近接配置され、第３駆動電極３０３Ｃ
及び第４駆動電極３０３Ｄが開口部３０２ａの図示下側の内縁部に近接配置され、第４駆
動電極駆動電極３０３Ｄ及び第２駆動電極３０３Ｂが開口部３０２ａの図示右側の内縁部
に近接配置されている。このように、開口部３０２ａの内縁部に対して異なる方向に近接
配置された複数の駆動電極が存在することによって、これらの複数の駆動電極に対する電
位付与態様に応じて可動電極３０２を異なる２以上の方向に駆動することが可能になる。
この場合、複数の駆動電極に対する電位付与態様には、複数の駆動電極の一部に特定の電
位を付与しない場合や可動電極３０２と実質的に同じ電位を付与する場合が含まれる。ま
た、本実施形態のように、複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄがそれぞれ相隣り合う２つ
の内縁部に対して共にほぼ同じ距離だけ離間した状態で近接配置される場合も含まれる。
いずれにしても、最低２つの駆動電極が独立して設けられることによって、上記のように
異なる２以上の方向に可動電極を移動させることが可能になる。
図１０は、本実施形態の上記駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄに接続される配線構造を示す
平面配置図であり、図１１は図１０のXI−XI線に沿った断面構造を示す部分断面図であり
、図１２は図１０のXII−XII線に沿った断面構造を示す部分断面図である。この実施形態
では、上記複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄがそれぞれ独立に構成されている。すなわ
ち、開口部３０２ａ内に配置される複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄにはそれぞれ異な
る電位を与えることができるように構成されている。このために、複数の駆動電極３０３
Ａ〜３０３Ｄのそれぞれには独立した配線Ａｘ、Ｂｘ、Ｃｘ、Ｄｘが導電接続されている
。このとき、配線Ａｘ〜Ｄｘは相互に絶縁されている。具体的には、図１１及び図１２に
示すように、配線Ａｘの形成された層Ａｙ、配線Ｂｘの形成された層Ｂｙ、配線Ｃｘの形
成された層Ｃｙ、及び、配線Ｄｘの形成された層Ｄｙの間にそれぞれ絶縁層Ｉ１，Ｉ２，
Ｉ３が介在し、各配線Ａｘ〜Ｄｘを相互に絶縁している。
平面配置図であり、図１１は図１０のXI−XI線に沿った断面構造を示す部分断面図であり
、図１２は図１０のXII−XII線に沿った断面構造を示す部分断面図である。この実施形態
では、上記複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄがそれぞれ独立に構成されている。すなわ
ち、開口部３０２ａ内に配置される複数の駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄにはそれぞれ異な
る電位を与えることができるように構成されている。このために、複数の駆動電極３０３
Ａ〜３０３Ｄのそれぞれには独立した配線Ａｘ、Ｂｘ、Ｃｘ、Ｄｘが導電接続されている
。このとき、配線Ａｘ〜Ｄｘは相互に絶縁されている。具体的には、図１１及び図１２に
示すように、配線Ａｘの形成された層Ａｙ、配線Ｂｘの形成された層Ｂｙ、配線Ｃｘの形
成された層Ｃｙ、及び、配線Ｄｘの形成された層Ｄｙの間にそれぞれ絶縁層Ｉ１，Ｉ２，
Ｉ３が介在し、各配線Ａｘ〜Ｄｘを相互に絶縁している。
上記配線Ａｘ〜Ｄｙは本実施形態の可動電極３０２の各開口部３０２ａ内に設けられた
全ての駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄに導電接続されている。図示例では、配線Ａｘ、Ｂｘ
，Ｃｘ，Ｄｘが異なる層に形成され、上記駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄは、それぞれの層
に設けられた配線に導電接続された状態で上方にそれぞれ伸び、上記可動電極３０２の開
口部３０２ａ内に突出するように設けられている。また、上層の配線Ｂｘ，Ｄｘには、図
１０に示すように、それぞれ下層の配線に導電接続される第１駆動電極３０３Ａ、第３駆
動電極３０３Ｃを回避する部分（図示コ字状の部分）Ｂｚ，Ｄｚが設けられている。
全ての駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄに導電接続されている。図示例では、配線Ａｘ、Ｂｘ
，Ｃｘ，Ｄｘが異なる層に形成され、上記駆動電極３０３Ａ〜３０３Ｄは、それぞれの層
に設けられた配線に導電接続された状態で上方にそれぞれ伸び、上記可動電極３０２の開
口部３０２ａ内に突出するように設けられている。また、上層の配線Ｂｘ，Ｄｘには、図
１０に示すように、それぞれ下層の配線に導電接続される第１駆動電極３０３Ａ、第３駆
動電極３０３Ｃを回避する部分（図示コ字状の部分）Ｂｚ，Ｄｚが設けられている。
上記の配線構造は、基板３００Ｓの表層部において絶縁層Ｉ１〜Ｉ３を介してポリシリ
コンなどの導電性を有する半導体やＡｌなどの金属等で構成される導電体の層を成膜し、
これをパターニングすることによって形成することができる。これらの製造プロセスは、
通常のスパッタリング法やＣＶＤ法などを用いた成膜プロセスと、フォトリソグラフィ技
術などを用いたパターニングプロセスによって実現できる。また、上記配線Ａｘ〜Ｄｘは
、それぞれ図示しない電位供給手段に導電接続され、適宜の電位が供給されるように構成
される。例えば、配線Ａｘ〜Ｄｘをそれぞれ基板３００Ｓ上に形成された接続パッドに導
電接続し、これらの接続パッドを介して電位を供給するようにしてもよく、或いは、基板
３００Ｓ内に形成された適宜の給電回路に直接接続するようにしてもよい。
コンなどの導電性を有する半導体やＡｌなどの金属等で構成される導電体の層を成膜し、
これをパターニングすることによって形成することができる。これらの製造プロセスは、
通常のスパッタリング法やＣＶＤ法などを用いた成膜プロセスと、フォトリソグラフィ技
術などを用いたパターニングプロセスによって実現できる。また、上記配線Ａｘ〜Ｄｘは
、それぞれ図示しない電位供給手段に導電接続され、適宜の電位が供給されるように構成
される。例えば、配線Ａｘ〜Ｄｘをそれぞれ基板３００Ｓ上に形成された接続パッドに導
電接続し、これらの接続パッドを介して電位を供給するようにしてもよく、或いは、基板
３００Ｓ内に形成された適宜の給電回路に直接接続するようにしてもよい。
次に、図１３を参照して、本発明に係る第６実施形態について説明する。図１３は、第
６実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエータ３００′の平面構造を模式的に示す
概略平面図である。この実施形態では、上記第５実施形態と同様の下地構造上に支持体３
０１′を介して可動電極３０２′が平面方向に移動可能に構成されている。また、可動電
極３０２′には上記と同様に複数の開口部３０２ａ′が全体に亘って均一に分散配置され
、各開口部３０２ａ′の内側にはそれぞれ複数の駆動電極３０３Ａ′、３０３Ｂ′、３０
３Ｃ′及び３０３Ｄ′が配置されている。
６実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエータ３００′の平面構造を模式的に示す
概略平面図である。この実施形態では、上記第５実施形態と同様の下地構造上に支持体３
０１′を介して可動電極３０２′が平面方向に移動可能に構成されている。また、可動電
極３０２′には上記と同様に複数の開口部３０２ａ′が全体に亘って均一に分散配置され
、各開口部３０２ａ′の内側にはそれぞれ複数の駆動電極３０３Ａ′、３０３Ｂ′、３０
３Ｃ′及び３０３Ｄ′が配置されている。
ここで、本実施形態は、可動電極３０２′が平面方向のいずれの方向にも移動可能とな
るように支持体３０１′が形成されている点では上記第５実施形態と同様であるが、本実
施形態では、支持体３０１′は、基板上に固定された固定部３０１ａ′と、この固定部３
０１ａ′と可動電極３０２′との間に平面方向に伸びるように構成された支持梁部３０１
ｂ′とを備えている点で第５実施形態とは異なる。より具体的には、支持梁部３０１ｂ′
及び可動電極３０２′は基板上に間隔を持って配置され、支持梁部３０１ｂ′が撓むこと
によって可動電極３０２′が平面方向に移動可能に支持されている。図示例の場合、可動
電極３０２′の外縁部に複数の支持梁部３０１ｂ′が接続され、支持梁部３０１ｂ′が外
側に伸びて固定部３０１ａ′に接続されている。ここで、可動電極３０２′は平面視矩形
状に構成され、この可動電極３０２′の４つの角部にそれぞれ支持体３０１′が接続され
ている。また、支持梁部３０１ｂ′は変形しやすいようにそれぞれ屈折した形状を有して
いる。
るように支持体３０１′が形成されている点では上記第５実施形態と同様であるが、本実
施形態では、支持体３０１′は、基板上に固定された固定部３０１ａ′と、この固定部３
０１ａ′と可動電極３０２′との間に平面方向に伸びるように構成された支持梁部３０１
ｂ′とを備えている点で第５実施形態とは異なる。より具体的には、支持梁部３０１ｂ′
及び可動電極３０２′は基板上に間隔を持って配置され、支持梁部３０１ｂ′が撓むこと
によって可動電極３０２′が平面方向に移動可能に支持されている。図示例の場合、可動
電極３０２′の外縁部に複数の支持梁部３０１ｂ′が接続され、支持梁部３０１ｂ′が外
側に伸びて固定部３０１ａ′に接続されている。ここで、可動電極３０２′は平面視矩形
状に構成され、この可動電極３０２′の４つの角部にそれぞれ支持体３０１′が接続され
ている。また、支持梁部３０１ｂ′は変形しやすいようにそれぞれ屈折した形状を有して
いる。
本実施形態においても、上記第５実施形態と同様に、基板の表層部に複数の駆動電極３
０３Ａ′〜３０３Ｄ′にそれぞれ導電接続された配線が形成されている。これらの配線は
、基板上に形成された接続パッドＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔ，Ｄｔにそれぞれ導電接続されている
。これらの接続パッドＡｔ〜Ｄｔはそれぞれ図示しない接続部材（導電ワイヤなど）を介
して図示しない電源回路に接続されている。
０３Ａ′〜３０３Ｄ′にそれぞれ導電接続された配線が形成されている。これらの配線は
、基板上に形成された接続パッドＡｔ，Ｂｔ，Ｃｔ，Ｄｔにそれぞれ導電接続されている
。これらの接続パッドＡｔ〜Ｄｔはそれぞれ図示しない接続部材（導電ワイヤなど）を介
して図示しない電源回路に接続されている。
この実施形態では、基本的に上記第５実施形態と同様の動作を行うことができる。この
場合、支持体３０１′は平面方向に伸びる支持梁部３０１ｂ′を備えているので、可動電
極３０２′の平面方向への移動が第５実施形態よりも容易になり、より少ない駆動電圧で
大きな変位量を得ることができる。
場合、支持体３０１′は平面方向に伸びる支持梁部３０１ｂ′を備えているので、可動電
極３０２′の平面方向への移動が第５実施形態よりも容易になり、より少ない駆動電圧で
大きな変位量を得ることができる。
［第７実施形態］
次に、図１４を参照して本発明に係る第７実施形態について説明する。この実施形態で
は、上記各実施形態と同様の下地構造（基板４００Ｓ及び絶縁層４００Ｉ）の上に、支持
体４０１を介して可動電極４０２が平面上を回転可能に配置され、この可動電極４０２に
設けられた開口部４０２ａの内部に、駆動電極４０３Ａ，４０３Ｂが配置されている。こ
の実施形態は、可動電極４０２が平面方向に移動可能に構成されている点では上記各実施
形態と同じであるが、上記各実施形態では可動電極が平面方向に並進移動可能に構成され
ていたのに対して、本実施形態では支持体４０１がねじり変形可能に構成され、これによ
り可動電極４０２が平面上を回動可能に構成されている点で上記各実施形態とは異なる。
次に、図１４を参照して本発明に係る第７実施形態について説明する。この実施形態で
は、上記各実施形態と同様の下地構造（基板４００Ｓ及び絶縁層４００Ｉ）の上に、支持
体４０１を介して可動電極４０２が平面上を回転可能に配置され、この可動電極４０２に
設けられた開口部４０２ａの内部に、駆動電極４０３Ａ，４０３Ｂが配置されている。こ
の実施形態は、可動電極４０２が平面方向に移動可能に構成されている点では上記各実施
形態と同じであるが、上記各実施形態では可動電極が平面方向に並進移動可能に構成され
ていたのに対して、本実施形態では支持体４０１がねじり変形可能に構成され、これによ
り可動電極４０２が平面上を回動可能に構成されている点で上記各実施形態とは異なる。
本実施形態において、可動電極４０２の開口部４０２ａ内には複数の駆動電極４０３Ａ
，４０３Ｂが配置されている。これらの駆動電極４０３Ａと４０３Ｂは、可動電極４０２
の移動方向である回動方向に配列され、相互に回転方向逆側の内縁部にそれぞれ近接配置
されている。すなわち、駆動電極４０３Ａは開口部４０２ａの中心角度位置よりも図示時
計周りに偏った位置に配置され、駆動電極４０３Ｂは上記中心角度位置よりも図示反時計
周りに偏った位置に配置されている。したがって、これらの駆動電極４０３Ａ，４０３Ｂ
の少なくとも一方と可動電極４０２との間に電圧を印加することにより、可動電極４０２
を回動させることが可能になる。
，４０３Ｂが配置されている。これらの駆動電極４０３Ａと４０３Ｂは、可動電極４０２
の移動方向である回動方向に配列され、相互に回転方向逆側の内縁部にそれぞれ近接配置
されている。すなわち、駆動電極４０３Ａは開口部４０２ａの中心角度位置よりも図示時
計周りに偏った位置に配置され、駆動電極４０３Ｂは上記中心角度位置よりも図示反時計
周りに偏った位置に配置されている。したがって、これらの駆動電極４０３Ａ，４０３Ｂ
の少なくとも一方と可動電極４０２との間に電圧を印加することにより、可動電極４０２
を回動させることが可能になる。
［作用効果］
次に、本発明と従来構造の作用効果を対比して説明する。図１５は、従来の櫛歯構造を
有する静電アクチュエータをモデル化した比較例の平面構造を示す平面図であり、図１６
は、本発明の静電アクチュエータをモデル化した実施例の平面構造を示す平面図である。
いずれの構造においても、パターニングの最小ルールを１μｍとし、比較例においては１
００μｍ×１５０μｍの占有面積を有する寸法とし、実施例では１００μｍ×１００μｍ
の占有面積を有する寸法とした。
次に、本発明と従来構造の作用効果を対比して説明する。図１５は、従来の櫛歯構造を
有する静電アクチュエータをモデル化した比較例の平面構造を示す平面図であり、図１６
は、本発明の静電アクチュエータをモデル化した実施例の平面構造を示す平面図である。
いずれの構造においても、パターニングの最小ルールを１μｍとし、比較例においては１
００μｍ×１５０μｍの占有面積を有する寸法とし、実施例では１００μｍ×１００μｍ
の占有面積を有する寸法とした。
図１５に示す比較例１０では、中央の可動電極１２の両側に一対の駆動電極１３，１３
が配置され、可動電極１２と駆動電極１３とがそれぞれ櫛歯構造を有し、これらの櫛歯構
造が相互に噛合する態様で対向配置されている。この可動電極１２の移動方向は両側の駆
動電極１３間を結ぶ方向（図示左右方向）である。
が配置され、可動電極１２と駆動電極１３とがそれぞれ櫛歯構造を有し、これらの櫛歯構
造が相互に噛合する態様で対向配置されている。この可動電極１２の移動方向は両側の駆
動電極１３間を結ぶ方向（図示左右方向）である。
ここで、対向する櫛歯構造間の移動方向に見た初期状態（静電力が生じていない状態）
における重なり長さを３０μｍ、櫛歯の幅を１μｍ、可動電極１２の移動方向に見た長さ
を１００μｍ、可動電極１２及び駆動電極１３の移動方向と直交する方向の幅を１００μ
ｍ、可動電極１２の厚さを１０μｍとしたとき、可動電極１２と一対の駆動電極１３，１
３間の電極対向面積は２８８００μｍ２となる。
における重なり長さを３０μｍ、櫛歯の幅を１μｍ、可動電極１２の移動方向に見た長さ
を１００μｍ、可動電極１２及び駆動電極１３の移動方向と直交する方向の幅を１００μ
ｍ、可動電極１２の厚さを１０μｍとしたとき、可動電極１２と一対の駆動電極１３，１
３間の電極対向面積は２８８００μｍ２となる。
一方、図１６に示す実施例２０では、可動電極２２の開口部２２ａ内に駆動電極２３が
配置され、開口部２２ａ及び駆動電極２３は図示上下方向に複数配列され、その配列方向
と直交する方向に延長された形状を有する。このとき、可動電極２２の移動方向は、開口
部２２ａ及び駆動電極２３の配列方向（図示上下方向）である。
配置され、開口部２２ａ及び駆動電極２３は図示上下方向に複数配列され、その配列方向
と直交する方向に延長された形状を有する。このとき、可動電極２２の移動方向は、開口
部２２ａ及び駆動電極２３の配列方向（図示上下方向）である。
ここで、駆動電極２３の配列方向に見た幅を１μｍ、可動電極２２の外径寸法を１００
μｍ×１００μｍ、可動電極２２の厚さを１０μｍとしたとき、可動電極２２と駆動電極
２３間の電極対向面積は、４６０８０μｍ２となる。
μｍ×１００μｍ、可動電極２２の厚さを１０μｍとしたとき、可動電極２２と駆動電極
２３間の電極対向面積は、４６０８０μｍ２となる。
以上のように、実施例２０では、比較例１０よりも占有面積が小さいにも拘らず、電極
対向面積は逆に比較例１０の１．５倍を越える。したがって、実施例は従来構造よりも占
有面積を小さくでき、しかも、大きな駆動力を得ることができることがわかる。また、上
記のように単位占有面積当たりの駆動力を大きくすることができるため、駆動力が同じで
あれば、駆動電圧を低くすることができる。
対向面積は逆に比較例１０の１．５倍を越える。したがって、実施例は従来構造よりも占
有面積を小さくでき、しかも、大きな駆動力を得ることができることがわかる。また、上
記のように単位占有面積当たりの駆動力を大きくすることができるため、駆動力が同じで
あれば、駆動電圧を低くすることができる。
さらに、図１５と図１６を比較してみればわかるように、比較例では駆動力の発生に寄
与しない無駄な面積部分が大きいのに対して、実施例では、駆動力の発生に寄与しない無
駄な面積部分をほとんどなくすことができる。これは、可動電極２２が枠形状を有するこ
とにより、無駄な面積部分を減らしても或る程度の剛性を確保できるからである。また、
犠牲層を介した製造方法を用いたときに、比較例においては可動電極１２の無駄な面積部
分を下地面からリリースさせるのに困難を伴う場合があるが、実施例では、可動電極２２
の全面に開口部２２ａが設けられている（均一に分散配置されている）ため、各開口部２
２ａからエッチング作用を均等に犠牲層に対して及ぼすことができるので、可動電極２２
の下地面からのリリースに困難が生ずることはない。
与しない無駄な面積部分が大きいのに対して、実施例では、駆動力の発生に寄与しない無
駄な面積部分をほとんどなくすことができる。これは、可動電極２２が枠形状を有するこ
とにより、無駄な面積部分を減らしても或る程度の剛性を確保できるからである。また、
犠牲層を介した製造方法を用いたときに、比較例においては可動電極１２の無駄な面積部
分を下地面からリリースさせるのに困難を伴う場合があるが、実施例では、可動電極２２
の全面に開口部２２ａが設けられている（均一に分散配置されている）ため、各開口部２
２ａからエッチング作用を均等に犠牲層に対して及ぼすことができるので、可動電極２２
の下地面からのリリースに困難が生ずることはない。
［電圧印加手段及び信号出力手段の構成］
次に、図１７及び図１８を参照して、上記各実施形態のマイクロメカニカル静電アクチ
ュエータに適用可能な電圧印加手段及び信号出力手段の構成について説明する。本発明の
電圧印加手段及び信号出力手段は機能的なものであり、上記のいずれの実施形態にも適用
可能なものであるが、ここでは、上記第１実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ１００に適用した場合について説明する。
次に、図１７及び図１８を参照して、上記各実施形態のマイクロメカニカル静電アクチ
ュエータに適用可能な電圧印加手段及び信号出力手段の構成について説明する。本発明の
電圧印加手段及び信号出力手段は機能的なものであり、上記のいずれの実施形態にも適用
可能なものであるが、ここでは、上記第１実施形態のマイクロメカニカル静電アクチュエ
ータ１００に適用した場合について説明する。
図１７は、電圧印加手段１１０及び信号出力手段１２０を静電アクチュエータ１００に
適用した場合の概略構成を示す概略構成ブロック図である。ここで、電圧印加手段１１０
は、交流電位若しくは交代電位或いはパルス電位などの時間的に変化する電位を発生する
電源回路１１１と、接地電位などの基準電位１１２とを含む。そして、上記可動電極１０
２と駆動電極１０３（図１及び図２に示す１０３Ａと１０３Ｂの少なくともいずれか一方
）との間には、電源回路１１１により出力される駆動電位と基準電位１１２がそれぞれ供
給され、両電極間に駆動電位と基準電位の差である駆動電圧Ｖｉｎが印加される。ここで
、結果的に駆動電圧Ｖｉｎが可動電極１０２と駆動電極１０３との間に印加されるのであ
れば、電源回路１１１により出力される駆動電位は、可動電極１０２と駆動電極１０３の
どちらに供給されても構わない。この場合、駆動電圧Ｖｉｎにより生ずる静電力によって
可動電極１０２は移動し、これによって可動電極１０２と駆動電極１０３の距離が変化す
るので、両電極によって構成される静電容量の容量値も時間とともに変化する。
適用した場合の概略構成を示す概略構成ブロック図である。ここで、電圧印加手段１１０
は、交流電位若しくは交代電位或いはパルス電位などの時間的に変化する電位を発生する
電源回路１１１と、接地電位などの基準電位１１２とを含む。そして、上記可動電極１０
２と駆動電極１０３（図１及び図２に示す１０３Ａと１０３Ｂの少なくともいずれか一方
）との間には、電源回路１１１により出力される駆動電位と基準電位１１２がそれぞれ供
給され、両電極間に駆動電位と基準電位の差である駆動電圧Ｖｉｎが印加される。ここで
、結果的に駆動電圧Ｖｉｎが可動電極１０２と駆動電極１０３との間に印加されるのであ
れば、電源回路１１１により出力される駆動電位は、可動電極１０２と駆動電極１０３の
どちらに供給されても構わない。この場合、駆動電圧Ｖｉｎにより生ずる静電力によって
可動電極１０２は移動し、これによって可動電極１０２と駆動電極１０３の距離が変化す
るので、両電極によって構成される静電容量の容量値も時間とともに変化する。
一方、信号出力手段１２０は、上記可動電極１０２と駆動電極１０３に接続され、両電
極によって構成される静電容量における可動電極の移動による容量変化に応じた出力信号
Ｖｏｕｔを出力する。この信号出力手段１２０は、例えば、上記静電容量の容量変化に応
じて変化する発振周波数を有する発振回路（例えばウィーンブリッジ発振回路）などで構
成できる。この場合、出力信号Ｖｏｕｔは上記静電容量に対応する周波数を有する周期信
号となる。また、静電容量の検出回路として利用可能なものであれば、各種のブリッジ回
路などの任意の回路を用いることができる。
極によって構成される静電容量における可動電極の移動による容量変化に応じた出力信号
Ｖｏｕｔを出力する。この信号出力手段１２０は、例えば、上記静電容量の容量変化に応
じて変化する発振周波数を有する発振回路（例えばウィーンブリッジ発振回路）などで構
成できる。この場合、出力信号Ｖｏｕｔは上記静電容量に対応する周波数を有する周期信
号となる。また、静電容量の検出回路として利用可能なものであれば、各種のブリッジ回
路などの任意の回路を用いることができる。
図１８は、上記とは異なる態様の電圧印加手段及び信号出力手段の適用例を示す概略構
成ブロック図である。ここで、電圧印加手段１１０及び信号出力手段１２０そのものは図
１７に示すものと同様である。ただし、この適用例では、駆動電圧Ｖｉｎが可動電極１０
２と一方の第１駆動電極１０３Ａとの間に印加される一方、可動電極１０２と他方の第２
駆動電極１０３Ｂが信号出力手段１２０に接続されている。具体的には、電源回路１１１
の駆動電位が第１駆動電極１０３Ａに供給され、基準電位１１２が可動電極１０２に供給
されるとともに、駆動電位が供給されていない第２駆動電極１０３Ｂと可動電極１０２が
信号出力手段１２０に接続されている。この場合、第２駆動電極１０３Ｂは検出電極とし
て機能する。
成ブロック図である。ここで、電圧印加手段１１０及び信号出力手段１２０そのものは図
１７に示すものと同様である。ただし、この適用例では、駆動電圧Ｖｉｎが可動電極１０
２と一方の第１駆動電極１０３Ａとの間に印加される一方、可動電極１０２と他方の第２
駆動電極１０３Ｂが信号出力手段１２０に接続されている。具体的には、電源回路１１１
の駆動電位が第１駆動電極１０３Ａに供給され、基準電位１１２が可動電極１０２に供給
されるとともに、駆動電位が供給されていない第２駆動電極１０３Ｂと可動電極１０２が
信号出力手段１２０に接続されている。この場合、第２駆動電極１０３Ｂは検出電極とし
て機能する。
このように構成すると、電圧印加手段１１０により供給される駆動電圧Ｖｉｎの影響を
ほとんど受けずに、可動電極１０２の移動に対応する出力信号Ｖｏｕｔを得ることができ
る。特に、電圧印加手段１１０と信号出力手段１２０に共通に接続される可動電極１０２
に供給される電位を基準電位（定常電位）とすることで、出力信号Ｖｏｕｔに対する駆動
電圧Ｖｉｎの影響をより完全に防止できる。
ほとんど受けずに、可動電極１０２の移動に対応する出力信号Ｖｏｕｔを得ることができ
る。特に、電圧印加手段１１０と信号出力手段１２０に共通に接続される可動電極１０２
に供給される電位を基準電位（定常電位）とすることで、出力信号Ｖｏｕｔに対する駆動
電圧Ｖｉｎの影響をより完全に防止できる。
なお、図１８において、符号を括弧内に示すように、電圧印加手段１１０からの電位供
給対象を上記第１駆動電極１０３Ａの代わりに駆動電極１０３（第１駆動電極１０３Ａ又
は第２駆動電極１０３Ｂのいずれか一方）とし、駆動電極１０３とは別の検出電極１０５
をさらに設け、この検出電極１０５を信号出力手段１２０に接続される駆動電極１０３Ｂ
の代わりに用いることも可能である。この場合、この検出電極１０５は可動電極１０２の
移動によって可動電極１０２との間の静電容量が変化するように設けられていればよいの
で、検出電極１０５を、上記駆動電極１０３と同様に可動電極１０２の開口部内に配置し
てもよく、或いは、可動電極１０２の外縁に対向するように外側に配置してもよく、さら
には、可動電極１０２の下方（例えば基板上）若しくは上方に対向するように配置しても
よい。
給対象を上記第１駆動電極１０３Ａの代わりに駆動電極１０３（第１駆動電極１０３Ａ又
は第２駆動電極１０３Ｂのいずれか一方）とし、駆動電極１０３とは別の検出電極１０５
をさらに設け、この検出電極１０５を信号出力手段１２０に接続される駆動電極１０３Ｂ
の代わりに用いることも可能である。この場合、この検出電極１０５は可動電極１０２の
移動によって可動電極１０２との間の静電容量が変化するように設けられていればよいの
で、検出電極１０５を、上記駆動電極１０３と同様に可動電極１０２の開口部内に配置し
てもよく、或いは、可動電極１０２の外縁に対向するように外側に配置してもよく、さら
には、可動電極１０２の下方（例えば基板上）若しくは上方に対向するように配置しても
よい。
尚、本発明の静電アクチュエータは、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、
上記実施形態では、主として静電アクチュエータの駆動構造に関して言及したが、静電ア
クチュエータに与える駆動電圧の態様によって種々のデバイスを構成することができる。
例えば、可動電極の移動によって順次に駆動力を与える駆動力発生型アクチュエータに限
らず、交代電圧やパルス電圧を印加することなどによって可動電極を振動させることがで
きるため、共振子やフィルタ回路などを構成することも可能である。また、ディジタルミ
ラーデバイスやインクジェットプリンタのインク吐出ヘッドなどを構成することも可能で
ある。
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、
上記実施形態では、主として静電アクチュエータの駆動構造に関して言及したが、静電ア
クチュエータに与える駆動電圧の態様によって種々のデバイスを構成することができる。
例えば、可動電極の移動によって順次に駆動力を与える駆動力発生型アクチュエータに限
らず、交代電圧やパルス電圧を印加することなどによって可動電極を振動させることがで
きるため、共振子やフィルタ回路などを構成することも可能である。また、ディジタルミ
ラーデバイスやインクジェットプリンタのインク吐出ヘッドなどを構成することも可能で
ある。
１００，２００，３００…静電アクチュエータ、１０１，２０１，３０１…支持体、１０
１ａ，２０１ａ…固定部、１０１ｂ，２０１ｂ…支持梁部、１０２，２０２，３０２…可
動電極、１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ…開口部、１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ、２０３
，２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３ＸＡ，２０３ＸＢ、３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３
Ｃ，３０３Ｄ…駆動電極、１１０…電圧印加手段、１２０…信号出力手段
１ａ，２０１ａ…固定部、１０１ｂ，２０１ｂ…支持梁部、１０２，２０２，３０２…可
動電極、１０２ａ，２０２ａ，３０２ａ…開口部、１０３，１０３Ａ，１０３Ｂ、２０３
，２０３Ａ，２０３Ｂ，２０３ＸＡ，２０３ＸＢ、３０３，３０３Ａ，３０３Ｂ，３０３
Ｃ，３０３Ｄ…駆動電極、１１０…電圧印加手段、１２０…信号出力手段
Claims (10)
- 基板と、
前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通した開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、
前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、
前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するように配置された独立した複数の駆動電極と、
前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、
前記可動電極の移動に応じた出力信号を出力する信号出力手段と、
を具備することを特徴とするマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極の外側に前記可動電極の外縁に対向配置された別の駆動電極をさらに具備
することを特徴とする請求項１に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極には複数の前記開口部が配列されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。
- 前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列されていることを特徴
とする請求項３に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極と前記駆動電極は、対向部分が相互に噛合する櫛歯状構造を有することを
特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 基板と、
前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通した開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、
前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、
前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するように配置された独立した複数の駆動電極と、
前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を具備し、
前記複数の駆動電極は、それぞれ前記開口部の異なる方向の内縁部に対して近接配置されていることを特徴とするマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極には複数の前記開口部が配列されていることを特徴とする請求項６に記載
のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列されていることを特徴
とする請求項７に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 基板と、
前記基板と離間した状態で支持され、前記基板の表面に沿った平面方向と直交する垂直方向に貫通するとともに平面に沿って均一に分散配置された複数の開口部を有する枠形状を備えた可動電極と、
前記基板上に固定部により固定され、前記可動電極を前記平面方向に移動可能に支持する支持体と、
前記基板上において前記開口部内に前記基板の表面に沿った平面方向において前記可動電極の開口部内縁部と対向するようにそれぞれ配置された独立した複数の駆動電極と、
前記可動電極と前記複数の駆動電極との間に、前記複数の駆動電極のうちの２つの駆動電極では異なる電位となるように電圧を印加する電圧印加手段と、
を具備することを特徴とするマイクロメカニカル静電アクチュエータ。 - 前記可動電極には複数の前記開口部が縦横にマトリクス状に配列されていることを特徴
とする請求項９に記載のマイクロメカニカル静電アクチュエータ。
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| JP5834431B2 (ja) * | 2011-03-16 | 2015-12-24 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエーター、アクチュエーターの製造方法、光スキャナーおよび画像形成装置 |
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| JP2014212410A (ja) * | 2013-04-18 | 2014-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | 振動子、発振器、電子機器、移動体、および振動子の製造方法 |
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| GB2555510B (en) * | 2016-06-30 | 2020-03-11 | Cirrus Logic Int Semiconductor Ltd | MEMS device and process |
| WO2018002595A1 (en) * | 2016-06-30 | 2018-01-04 | Cirrus Logic International Semiconductor Limited | Mems device and process |
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- 2004-09-10 JP JP2004263522A patent/JP4161950B2/ja not_active Expired - Fee Related
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- 2005-02-24 EP EP05004027A patent/EP1568656A2/en not_active Withdrawn
- 2005-02-24 US US11/065,122 patent/US20050189845A1/en not_active Abandoned
- 2005-02-25 CN CNB2005100524883A patent/CN100505507C/zh not_active Expired - Fee Related
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