JP5969427B2 - 静電変換装置およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する静電変換技術に関する。
近年、多数の携帯端末装置から構成されるユビキタスネットワークの開発が進んでいる。このユビキタスネットワークにおいて、ノードとなる携帯端末装置には、携帯性などの観点から、小型かつメンテナンス不要であることが望まれている（例えば、非特許文献１など参照）。
ところが、従来より携帯端末装置の電源に用いられている一次電池や二次電池は、携帯端末装置の他の構成要素と比較してサイズが大きくなるとともに、交換や充電などのメンテナンスが不可欠であった。
ところが、従来より携帯端末装置の電源に用いられている一次電池や二次電池は、携帯端末装置の他の構成要素と比較してサイズが大きくなるとともに、交換や充電などのメンテナンスが不可欠であった。
そこで、近年では、携帯端末装置に適した電源として、エネルギーハーベスト（Energy harvesting）技術を用いた手段が注目されている。このエネルギーハーベスト技術とは、環境の中に存在する振動、熱、電磁波（光や電波）など、通常は無駄に放出されていた各種エネルギーを電気エネルギーに変換する技術のことである。
このようなエネルギーハーベスト技術のうち、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する技術としては、電磁誘導、圧電変換、静電変換などを用いた技術が提案されている（例えば、非特許文献２など参照）。中でも静電変換を用いる技術は、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）プロセスにより、小型化が容易であり、かつ機械的要素と電気的要素を独立して設計や作製することが可能であることから、多くの提案がなされている。図１１は、従来の静電変換装置を示す説明図である（例えば、非特許文献３など参照）。
このようなエネルギーハーベスト技術のうち、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する技術としては、電磁誘導、圧電変換、静電変換などを用いた技術が提案されている（例えば、非特許文献２など参照）。中でも静電変換を用いる技術は、半導体プロセスやＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）プロセスにより、小型化が容易であり、かつ機械的要素と電気的要素を独立して設計や作製することが可能であることから、多くの提案がなされている。図１１は、従来の静電変換装置を示す説明図である（例えば、非特許文献３など参照）。
非特許文献３に開示された従来の静電変換装置は、図１１に示すように、２０ｍｍ角程度のガラス板からなる下部基板と、この下部基板と同等の材料からなり、下部基板の上方に所定距離だけ離間し、かつ、下部基板と互いに平行に配置された上部基板と、この上部基板の一端に連結され、上部基板をその平面と平行な方向に振動させる加振器とを備えている。下部基板のうち上部基板と対向する側の平面上には、複数の電極が設けられている。同様に、上部基板のうち下部基板と対向する側の平面上には、複数の電極が設けられている。これらの電極および電極は、互いに対向配置されており、外部負荷を介して電気的に接続されている。また、下部基板に設けられた電極の一部には、その上面に絶縁層が設けられている。この絶縁層は、一般に「エレクトレット」と呼ばれる、誘導電荷保持のための絶縁体として機能する。
このように構成された静電変換装置では、エレクトレットとして機能する絶縁層により形成される静電場によって、その絶縁層と対向する電極に誘導電荷を生じさせる。そして、加振器を駆動させて上部基板をその平面に平行な方向に振動させて、絶縁層と電極との重なり合う面積（以下、「重なり面積」という）を変化させる。この変化により、電極の絶縁層と重なり合っていない部分が生じると、この部分に誘導されていた誘導電荷が、外部負荷を通って電極に移動し、再びその部分が絶縁層と重なり合うと、電極に移動した誘導電荷が外部負荷を通ってその部分に移動することになる。これにより、外部負荷に交流電流が流れることとなる。
T. Shimamura, et al., "Nano-Watt Power Management and Vibration Sensing on a Dust-Size Batteryless Sensor Node for Ambient Intelligence Applications", Proc. Int. Conf. ISSCC2010, pp. 504-505, 2010
S. Beeby, et al., "Energy harvesting vibration sources for microsystem applications", Meas. Sci. Technol., 17 (2006) pp. R175-R195
T. Tsutsumino, et al., "SEISMIC POWER GENERATOR USING HIGH-PERFORMANCE POLYMER ELECTRET", Proc. Int. Conf. MEMS 2006, pp. 98-101, 2006
このような従来の静電変換装置によれば、半導体プロセスやＭＥＭＳプロセスによりサイズの小型化が容易であるものの、その機構上、エレクトレットとして機能する絶縁層やこれと対向する電極を形成できる領域が、下部基板と上部基板との対向面に限定されている。このため、このような機構では、一定サイズ当たりで、与えられた振動エネルギーから得られる電気エネルギーの量、すなわち発電効率（静電変換効率）を向上させることが難しいという問題点があった。したがって、サイズの小型化により、当然のことながら重なり面積などの発電効率に関わるファクターも小さくなるため、結果として十分な発電量が得られないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、一定サイズ当たりの発電効率を向上させることができる静電変換技術を提供することを目的としている。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、一定サイズ当たりの発電効率を向上させることができる静電変換技術を提供することを目的としている。
このような目的を達成するために、本発明にかかる静電変換装置は、上下に離間して平行配置された上側基板および下側基板と、前記上側基板と前記下側基板との間にこれら基板と平行配置されるとともに、これら基板の平面方向と平行な一定の揺動方向に沿って揺動自在に支持されて、表面に絶縁帯電体が形成された平板形状をなす可動部材と、前記可動部材の下面に、前記下側基板に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された下面可動電極と、前記可動部材の上面に、前記上側基板に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された上面可動電極と、前記可動部材の各側面に、前記平面方向に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された側面可動電極と、前記下側基板の上面に形成されている絶縁膜上のうち前記下面可動電極と対向する位置に突設されて、当該下面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる下部固定電極と、前記上側基板の下面に形成されている絶縁膜上のうち前記上面可動電極と対向する位置に突設されて、当該上面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる上部固定電極と、前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている絶縁膜上のうち前記側面可動電極と対向する位置に突設されて、当該側面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる側面固定電極とを備えている。
本発明にかかる上記静電変換装置の一構成例は、前記下面可動電極が、前記可動部材の下面のうち前記揺動方向と直交する直交方向に延在するように突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状部材からなり、前記下部固定電極は、前記下側基板の上面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記下面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に前記直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる中間下部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記下面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる正側下部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記下面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる負側下部固定電極とを含むものである。
本発明にかかる上記静電変換装置の一構成例は、前記上面可動電極が、前記可動部材の上面のうち前記揺動方向と直交する直交方向に延在するように突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状部材からなり、前記上部固定電極は、前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記上面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に前記直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる中間上部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記上面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる正側上部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記上面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる負側上部固定電極とを含むものである。
本発明にかかる上記静電変換装置の一構成例は、前記側面可動電極が、前記可動部材の各側面のうち前記揺動方向と直交する直交側面に突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状の直交側面可動電極からなり、前記側面固定電極は、前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記直交側面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる中間直交側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記直交側面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる正側直交側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記直交側面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる負側直交側面固定電極とを含むものである。
本発明にかかる上記静電変換装置の一構成例は、前記側面可動電極が、前記可動部材の各側面のうち前記揺動方向と平行する平行側面に突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された凸状の平行側面可動電極からなり、前記側面固定電極は、前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記平行側面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる中間平行側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記平行側面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる正側平行側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記平行側面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる負側平行側面固定電極とを含むものである。
また、本発明にかかる静電変換装置の製造方法は、下側基板と、当該下側基板上に、当該下側基板の平面方向と平行な一定の揺動方向に沿って揺動自在に支持されて、表面に絶縁帯電体が形成された平板形状をなす可動部材と、当該可動部材の上方に配置された上側基板とを有し、当該可動部材の上面、下面、および各側面に可動電極をそれぞれ突設するとともに、当該下側基板のうち当該可動電極に対向する位置に固定電極をそれぞれ立設し、外部から与えられた振動エネルギーにより当該可動電極を揺動させ、これに応じて当該固定電極を移動する誘導電荷から得られた電気エネルギーを出力する静電変換装置の製造方法であって、前記下側基板上に揺動自在支持された、前記可動電極を有する前記可動部材を含む下側基板構造体のうち、前記可動部材および前記可動電極の表面に、撥水性、絶縁性、および帯電性を発現する電着材料を用いた着電により、前記絶縁帯電体となる絶縁膜を形成する絶縁帯電体ステップを備えている。
本発明にかかる上記静電変換装置の製造方法の一構成例は、前記絶縁帯電体ステップが、スルフォニウムカチオンが分散する着電液の中に、前記下側基板構造体および白金からなる前記固定電極を浸漬した浸漬状態とするステップと、前記浸漬状態で、前記可動部材および前記可動電極に負電圧を印加するとともに、前記固定電極に正電圧を印加することによりカチオン着電を行うステップとを含むものである。
本発明によれば、可動電極と固定電極との重なり面積を大幅に増大させることができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることが可能となる。これにより、結果として、発電出力の向上や静電変換装置の小型化を実現することが可能となる。
［静電変換装置の構成］
次に、図１−図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかる静電変換装置１について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる静電変換装置の構成を示す平面断面図である。図２は、図１のII−II線における断面を示す断面図である。図３は、図１のIII−III線における断面を示す断面図である。なお、図２，図３におけるI−I線が図１に示した平面断面の位置に相当する。
次に、図１−図３を参照して、本発明の一実施の形態にかかる静電変換装置１について説明する。図１は、本発明の一実施の形態にかかる静電変換装置の構成を示す平面断面図である。図２は、図１のII−II線における断面を示す断面図である。図３は、図１のIII−III線における断面を示す断面図である。なお、図２，図３におけるI−I線が図１に示した平面断面の位置に相当する。
図１−図３に示すように、本発明の一実施の形態にかかる静電変換装置１は、全体として、半導体プロセスやＭＥＭＳプロセスにより半導体基板上に機械的要素と電気的要素を集積化した微細構造体からなり、互いに対向配置された固定電極および可動電極を有し、外部から与えられた振動エネルギーにより当該可動電極を揺動させ、これに応じて当該固定電極を移動する誘導電荷から得られた電気エネルギーを出力する機能を有している。
この静電変換装置１は、主として、下側基板１０、上側基板２０、可動部材３０、および、スペーサ部材５０から構成されている。
下側基板１０は、平面視略矩形状をなし、上面１１に酸化シリコン等の絶縁膜１１Ｐが形成されたシリコンなどの半導体基板からなる。
上側基板２０は、平面視略矩形状をなし、下面２２に酸化シリコン等の絶縁膜２２Ｐが形成されたシリコンなどの半導体基板からなる。
スペーサ部材５０は、金属などの導電体が、下側基板１０の周部に沿って平面視略矩形状に配置された筒体（枠体）である。このスペーサ部材５０の上部に上側基板２０を載置することにより、下側基板１０の上方に所定距離だけ離間して上側基板２０が平行配置されている。
上側基板２０は、平面視略矩形状をなし、下面２２に酸化シリコン等の絶縁膜２２Ｐが形成されたシリコンなどの半導体基板からなる。
スペーサ部材５０は、金属などの導電体が、下側基板１０の周部に沿って平面視略矩形状に配置された筒体（枠体）である。このスペーサ部材５０の上部に上側基板２０を載置することにより、下側基板１０の上方に所定距離だけ離間して上側基板２０が平行配置されている。
可動部材３０は、金属などの導電体の表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された、平面視略矩形状をなす平板部材（直方体）からなり、スペーサ部材５０の内側の下側基板１０と上側基板２０との間に、これら下側基板１０，上側基板２０と平行配置されるとともに、これら下側基板１０，上側基板２０の平面方向と平行する一定の揺動方向Ｙに沿って揺動自在に支持されている。
絶縁帯電体３０Ｅは、負電荷が帯電した絶縁膜からなり、一般に「エレクトレット」と呼ばれる誘導電荷保持のための絶縁体として機能する。
絶縁帯電体３０Ｅは、負電荷が帯電した絶縁膜からなり、一般に「エレクトレット」と呼ばれる誘導電荷保持のための絶縁体として機能する。
本発明では、可動部材３０の揺動する方向を図１−図３に示した揺動方向Ｙとした静電変換装置の構成およびその製造方法について説明するが、揺動する方向については揺動方向Ｙに限定されるものではない。以下では、揺動方向Ｙと直交する下側基板１０，上側基板２０の平面方向と平行な方向を直交方向Ｘとし、下側基板１０，上側基板２０の平面方向と垂直な方向を垂直方向Ｚとする。
スペーサ部材５０の開口５１内側には、可動部材３０と、可動部材３０を揺動自在に支持する２つの柱部材５２Ａ，５２Ｂおよび２つの梁部材５３Ａ，５３Ｂとが収容されている。
柱部材５２Ａ，５２Ｂは、金属などの導電体から構成された、断面略矩形状をなす柱状部材からなり、下側基板１０の絶縁膜１１Ｐのうち、揺動方向Ｙと平行する可動部材３０の平行側面３４Ａ，３４Ｂと対向する位置に立設されている。
柱部材５２Ａ，５２Ｂは、金属などの導電体から構成された、断面略矩形状をなす柱状部材からなり、下側基板１０の絶縁膜１１Ｐのうち、揺動方向Ｙと平行する可動部材３０の平行側面３４Ａ，３４Ｂと対向する位置に立設されている。
梁部材５３Ａ，５３Ｂは、金属などの導電体から構成された、断面略矩形状をなす棒状部材または板状部材から構成されており、一端が柱部材５２Ａ，５２Ｂの上部に固定され、他端に可動部材３０の平行側面３４Ａ，３４Ｂに接続されている。特に、梁部材５３Ａ，５３Ｂとして板状部材を利用する場合には、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで柱部材５２Ａ，５２Ｂに固定される。
これにより、可動部材３０が、これら梁部材５３Ａ，５３Ｂにより、下側基板１０と上側基板２０との間に吊設されることとなる。
これにより、可動部材３０が、これら梁部材５３Ａ，５３Ｂにより、下側基板１０と上側基板２０との間に吊設されることとなる。
このとき、梁部材５３Ａ，５３Ｂが揺動方向Ｙに沿って可撓性を有していることから、外部からの振動エネルギーに応じて、可動部材３０が揺動方向Ｙに沿って往復して変位する、すなわち揺動することになる。
以下では、可動部材３０の位置として、開口５１の中心位置を揺動による変位のない静止位置ＰＣとし、可動部材３０が揺動方向Ｙに変位した位置を正側変位位置ＰＡとし、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に変位した位置を負側変位位置ＰＢとする。これらＰＡ，ＰＢ，ＰＣは、可動部材３０の位置だけでなく、可動部材３０に形成された各可動電極の位置を表す場合にも適用する。
以下では、可動部材３０の位置として、開口５１の中心位置を揺動による変位のない静止位置ＰＣとし、可動部材３０が揺動方向Ｙに変位した位置を正側変位位置ＰＡとし、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に変位した位置を負側変位位置ＰＢとする。これらＰＡ，ＰＢ，ＰＣは、可動部材３０の位置だけでなく、可動部材３０に形成された各可動電極の位置を表す場合にも適用する。
［可動電極］
次に、図１−図３を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の可動部材３０に設けられた可動電極について説明する。
本実施の形態は、全体として板形状をなす可動部材３０の下面３１、上面３２、直交側面３３Ａ，３３Ｂ、および平行側面３４Ａ，３４Ｂのすべてに、可動電極を形成するとともに、これら可動電極と対向する位置に固定電極を設けたことを特徴としている。
次に、図１−図３を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の可動部材３０に設けられた可動電極について説明する。
本実施の形態は、全体として板形状をなす可動部材３０の下面３１、上面３２、直交側面３３Ａ，３３Ｂ、および平行側面３４Ａ，３４Ｂのすべてに、可動電極を形成するとともに、これら可動電極と対向する位置に固定電極を設けたことを特徴としている。
図２および図３に示すように、可動部材３０のうち、下側基板１０と対向する下面３１には、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された下面可動電極３１Ｍが、下側基板１０に向けて突設されており、上側基板２０と対向する上面３２には、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された上面可動電極３２Ｍが、上側基板２０に向けて突設されている。
下面可動電極３１Ｍは、可動部材３０の下面３１のうち直交方向Ｘに延在するように突設されて、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで下面３１に固定されている。
上面可動電極３２Ｍは、可動部材３０の上面３２のうち直交方向Ｘに延在するように突設されて、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで上面３２に固定されている。
上面可動電極３２Ｍは、可動部材３０の上面３２のうち直交方向Ｘに延在するように突設されて、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで上面３２に固定されている。
また、可動部材３０のうち、揺動方向Ｙと直交する直交側面３３Ａ，３３Ｂには、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された直交側面可動電極（側面可動電極）３３Ｍが、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に向けて、ここでは揺動方向Ｙに沿って突設されている。
直交側面可動電極３３Ｍは、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで、その一端が直交側面３３Ａ，３３Ｂに固定されている。
直交側面可動電極３３Ｍは、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで、その一端が直交側面３３Ａ，３３Ｂに固定されている。
また、可動部材３０のうち、揺動方向Ｙと平行する平行側面３４Ａ，３４Ｂには、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された平行側面可動電極（側面可動電極）３４Ｍが、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に向けて、ここでは直交方向Ｘに沿って突設されている。
平行側面可動電極３４Ｍは、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の凸状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで、その一端が平行側面３４Ａ，３４Ｂに固定されている。
平行側面可動電極３４Ｍは、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された金属などの導電体からなる、断面略矩形状の凸状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで、その一端が平行側面３４Ａ，３４Ｂに固定されている。
［固定電極］
次に、図１−図３を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の下側基板１０および上側基板２０に設けられた固定電極について説明する。
次に、図１−図３を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の下側基板１０および上側基板２０に設けられた固定電極について説明する。
図２および図３に示すように、下側基板１０のうち、可動部材３０と対向する上面１１の絶縁膜１１Ｐ上には、可動部材３０の下面可動電極３１Ｍと対向して正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃが、揺動方向Ｙに沿って等間隔で突設されている。
このうち、中間下部固定電極１１Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、下面可動電極３１Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜１１Ｐに固定されている。
このうち、中間下部固定電極１１Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、下面可動電極３１Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜１１Ｐに固定されている。
また、正側下部固定電極１１Ａは、絶縁膜１１Ｐのうち、下面可動電極３１Ｍが揺動方向Ｙに変位した正側変位位置ＰＡと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜１１Ｐに固定されている。
負側下部固定電極１１Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、下面可動電極３１Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に、直交方向Ｘに延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜１１Ｐに固定されている。
負側下部固定電極１１Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、下面可動電極３１Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に、直交方向Ｘに延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜１１Ｐに固定されている。
また、上側基板２０のうち、可動部材３０と対向する下面２２の絶縁膜２２Ｐには、可動部材３０の上面可動電極３２Ｍと対向して正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃが、揺動方向Ｙに沿って等間隔で突設されている。
このうち、中間上部固定電極２２Ｃは、絶縁膜２２Ｐのうち、上面可動電極３２Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜２２Ｐに固定されている。
このうち、中間上部固定電極２２Ｃは、絶縁膜２２Ｐのうち、上面可動電極３２Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜２２Ｐに固定されている。
また、正側上部固定電極２２Ａは、絶縁膜２２Ｐのうち、上面可動電極３２Ｍが揺動方向Ｙに変位した正側変位位置ＰＡと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜２２Ｐに固定されている。
負側上部固定電極２２Ｂは、絶縁膜２２Ｐのうち、上面可動電極３２Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜２２Ｐに固定されている。
負側上部固定電極２２Ｂは、絶縁膜２２Ｐのうち、上面可動電極３２Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に、直交方向Ｘに沿って延在するように突設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の板状部材から構成されており、当該断面の長手方向が垂直方向Ｚに沿った縦方向の向きで絶縁膜２２Ｐに固定されている。
また、下側基板１０のうち、上面１１の絶縁膜１１Ｐには、可動部材３０の直交側面可動電極３３Ｍと対向して、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃが、揺動方向Ｙに沿って等間隔で立設されている。
このうち、中間直交側面固定電極１３Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、直交側面可動電極３３Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
このうち、中間直交側面固定電極１３Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、直交側面可動電極３３Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
また、正側直交側面固定電極１３Ａは、絶縁膜１１Ｐのうち、直交側面可動電極３３Ｍが揺動方向Ｙに変位した正側変位位置ＰＡと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
負側直交側面固定電極１３Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、直交側面可動電極３３Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
負側直交側面固定電極１３Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、直交側面可動電極３３Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
また、下側基板１０のうち、上面１１の絶縁膜１１Ｐには、可動部材３０の平行側面可動電極３４Ｍと対向して、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃが、揺動方向Ｙに沿って等間隔で立設されている。
このうち、中間平行側面固定電極１４Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、平行側面可動電極３４Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
このうち、中間平行側面固定電極１４Ｃは、絶縁膜１１Ｐのうち、平行側面可動電極３４Ｍの揺動による変位のない静止位置ＰＣと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
また、正側平行側面固定電極１４Ａは、絶縁膜１１Ｐのうち、平行側面可動電極３４Ｍが揺動方向Ｙに変位した正側変位位置ＰＡと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
負側平行側面固定電極１４Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、平行側面可動電極３４Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
負側平行側面固定電極１４Ｂは、絶縁膜１１Ｐのうち、平行側面可動電極３４Ｍが揺動方向Ｙとは逆方向に変位した負側変位位置ＰＢと対向する位置に立設された、金属などの導電体からなる断面略矩形状の柱状部材から構成されている。
これら可動電極と固定電極とからなる組のうち、下面可動電極３１Ｍと、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃとの電極組は、図１−図３において、５組設けられているが、この組数については５組に限定されるものではなく、適宜変更すればよい。これについては、上面可動電極３２Ｍと、正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃとの電極組の組数についても同様である。
さらに、直交側面可動電極３３Ｍと、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃとの電極組は、図１−図３において、８組設けられているが、この組数については８組に限定されるものではなく、適宜変更すればよい。これについては、平行側面可動電極３４Ｍと、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃとの電極組の組数についても同様である。
また、各電極組に属する正側下部固定電極１１Ａは、下側基板１０に設けられている正側接続端子（図示せず）まで、配線を介して共通接続されており、負側下部固定電極１１Ｂおよび中間下部固定電極１１Ｃも、これと同様にして、下側基板１０に設けられている負側接続端子および中間接続端子（ともに図示せず）まで、配線を介してそれぞれ共通接続されている。これについては、各電極組に属する正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃについても同様であり、上側基板２０に設けられている正側接続端子、負側接続端子、および中間接続端子（ともに図示せず）まで、配線を介してそれぞれ共通接続されている。
また、各電極組に属する正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃについても同様であり、下側基板１０に設けられている正側接続端子、負側接続端子、および中間接続端子（ともに図示せず）まで、配線を介してそれぞれ共通接続されている。さらに、各電極組に属する正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃについても同様であり、下側基板１０に設けられている正側接続端子、負側接続端子、および中間接続端子（ともに図示せず）まで、配線を介してそれぞれ共通接続されている。
［本実施の形態の動作］
次に、図面を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の発電動作について、電極組ごとに説明する。
次に、図面を参照して、本実施の形態にかかる静電変換装置１の発電動作について、電極組ごとに説明する。
まず、図４Ａ，図４Ｂ，図４Ｃを参照して、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に沿って対向配置された、直交側面可動電極３３Ｍと、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃとの電極組における、発電動作について説明する。図４Ａは、直交側面可動電極による発電動作（静止位置）を示す説明図である。図４Ｂは、直交側面可動電極による発電動作（正側変位位置）を示す説明図である。図４Ｃは、直交側面可動電極による発電動作（負側変位位置）を示す説明図である。
直交側面可動電極３３Ｍは、一端が可動部材３０の直交側面３３Ａ，３３Ｂに固定された板状部材からなる腕部材３３Ｕと、腕部材３３Ｕの他端に設けられた、腕部材３３Ｕの幅（厚さ）より幅広の先端部３３Ｔから構成されており、これら腕部材３３Ｕおよび先端部３３Ｔの表面には絶縁帯電体３０Ｅが形成されている。
また、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃは、２組設けられており、直交側面可動電極３３Ｍを挟んで、対向する位置に立設されている。
また、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃは、２組設けられており、直交側面可動電極３３Ｍを挟んで、対向する位置に立設されている。
図４Ａに示すように、可動部材３０が揺動により変位していない静止位置ＰＣに位置している場合、直交側面可動電極３３Ｍの先端部３３Ｔは、中間直交側面固定電極１３Ｃと対向する。このため、中間直交側面固定電極１３Ｃは、先端部３３Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、中間直交側面固定電極１３Ｃに現れる。
このような状態において、外部から静電変換装置１に振動エネルギーが与えられた場合、質量を有する可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動する。ここで、図４Ｂに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３３Ｔも揺動方向Ｙに正側変位位置ＰＡまで移動した場合、先端部３３Ｔは、正側直交側面固定電極１３Ａと対向する。このため、正側直交側面固定電極１３Ａは、先端部３３Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、正側直交側面固定電極１３Ａに現れる。この正電荷は、中間直交側面固定電極１３Ｃと正側直交側面固定電極１３Ａとの間に電気的に接続された正側外部負荷ＲＡを介して、中間直交側面固定電極１３Ｃから移動してきたものである。
一方、図４Ｃに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３３Ｔも揺動方向Ｙに負側変位位置ＰＢまで移動した場合、先端部３３Ｔは、負側直交側面固定電極１３Ｂと対向する。このため、負側直交側面固定電極１３Ｂは、先端部３３Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、負側直交側面固定電極１３Ｂに現れる。この正電荷は、中間直交側面固定電極１３Ｃと負側直交側面固定電極１３Ｂとの間に電気的に接続された負側外部負荷ＲＢを介して、中間直交側面固定電極１３Ｃから移動してきたものである。
このように、静電変換装置１が振動することによって可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動した場合、先端部３３Ｔが、静止位置ＰＣから正側変位位置ＰＡまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間直交側面固定電極１３Ｃと正側直交側面固定電極１３Ａとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、正側外部負荷ＲＡに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３３Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間直交側面固定電極１３Ｃと負側直交側面固定電極１３Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３３Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間直交側面固定電極１３Ｃと負側直交側面固定電極１３Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
このように、本実施の形態は、直交側面可動電極３３Ｍと、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃとを、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に沿って対向配置するようにしたので、下側基板１０，上側基板２０や可動部材３０の面積による制約を受けずに、直交側面可動電極３３Ｍの絶縁帯電体３０Ｅと、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃとの重なり面積を設定することができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることができる。
また、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、および中間直交側面固定電極１３Ｃを２組設けて、直交側面可動電極３３Ｍを挟んで、対向する位置に立設したので、サイズ当たりの発電率効率を向上させることができる。
次に、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃを参照して、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に沿って対向配置された、平行側面可動電極３４Ｍと、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃとの電極組における、発電動作について説明する。図５Ａは、平行側面可動電極による発電動作（静止位置）を示す説明図である。図５Ｂは、平行側面可動電極による発電動作（正側変位位置）を示す説明図である。図５Ｃは、平行側面可動電極による発電動作（負側変位位置）を示す説明図である。
平行側面可動電極３４Ｍは、可動部材３０の平行側面３４Ａ，３４Ｂに突出して設けられた凸状部材３４Ｕから構成されており、この凸状部材３４Ｕの表面には絶縁帯電体３０Ｅが形成されている。
図５Ａに示すように、可動部材３０が揺動により変位していない静止位置ＰＣに位置している場合、凸状部材３４Ｕの先端部３４Ｔは、中間平行側面固定電極１４Ｃと対向する。このため、中間平行側面固定電極１４Ｃは、先端部３４Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、中間平行側面固定電極１４Ｃに現れる。
このような状態において、外部から静電変換装置１に振動エネルギーが与えられた場合、質量を有する可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動する。ここで、図５Ｂに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３４Ｔも揺動方向Ｙに正側変位位置ＰＡまで移動した場合、先端部３４Ｔは、正側平行側面固定電極１４Ａと対向する。このため、正側平行側面固定電極１４Ａは、先端部３４Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、正側平行側面固定電極１４Ａに現れる。この正電荷は、中間平行側面固定電極１４Ｃと正側平行側面固定電極１４Ａとの間に電気的に接続された正側外部負荷ＲＡを介して、中間平行側面固定電極１４Ｃから移動してきたものである。
一方、図５Ｃに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３４Ｔも揺動方向Ｙに負側変位位置ＰＢまで移動した場合、先端部３４Ｔは、負側平行側面固定電極１４Ｂと対向する。このため、負側平行側面固定電極１４Ｂは、先端部３４Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、負側平行側面固定電極１４Ｂに現れる。この正電荷は、中間平行側面固定電極１４Ｃと負側平行側面固定電極１４Ｂとの間に電気的に接続された負側外部負荷ＲＢを介して、中間平行側面固定電極１４Ｃから移動してきたものである。
このように、静電変換装置１が振動することによって可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動した場合、先端部３４Ｔが、静止位置ＰＣから正側変位位置ＰＡまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間平行側面固定電極１４Ｃと正側平行側面固定電極１４Ａとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、正側外部負荷ＲＡに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３４Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間平行側面固定電極１４Ｃと負側平行側面固定電極１４Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３４Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間平行側面固定電極１４Ｃと負側平行側面固定電極１４Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
このように、本実施の形態は、平行側面可動電極３４Ｍと、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃとを、下側基板１０，上側基板２０の平面方向に沿って対向配置するようにしたので、下側基板１０，上側基板２０や可動部材３０の面積による制約を受けずに、平行側面可動電極３４Ｍの絶縁帯電体３０Ｅと、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃとの重なり面積を設定することができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることができる。
次に、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃを参照して、下側基板１０，上側基板２０の垂直方向Ｚに沿って対向配置された、下面可動電極３１Ｍと、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃとの電極組における、発電動作について説明する。図６Ａは、下面可動電極による発電動作（静止位置）を示す説明図である。図６Ｂは、下面可動電極による発電動作（正側変位位置）を示す説明図である。図６Ｃは、下面可動電極による発電動作（負側変位位置）を示す説明図である。
下面可動電極３１Ｍは、可動部材３０の下面３１に突出して設けられた板形部材３１Ｕから構成されており、この板形部材３１Ｕの表面には絶縁帯電体３０Ｅが形成されている。
図６Ａに示すように、可動部材３０が揺動により変位していない静止位置ＰＣに位置している場合、板形部材３１Ｕの先端部３１Ｔは、中間下部固定電極１１Ｃと対向する。このため、中間下部固定電極１１Ｃは、先端部３１Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、中間下部固定電極１１Ｃに現れる。
このような状態において、外部から静電変換装置１に振動エネルギーが与えられた場合、質量を有する可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動する。ここで、図６Ｂに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３１Ｔも揺動方向Ｙに正側変位位置ＰＡまで移動した場合、先端部３１Ｔは、正側下部固定電極１１Ａと対向する。このため、正側下部固定電極１１Ａは、先端部３１Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、正側下部固定電極１１Ａに現れる。この正電荷は、中間下部固定電極１１Ｃと正側下部固定電極１１Ａとの間に電気的に接続された正側外部負荷ＲＡを介して、中間下部固定電極１１Ｃから移動してきたものである。
一方、図６Ｃに示すように、可動部材３０が揺動方向Ｙに移動して、先端部３１Ｔも揺動方向Ｙに負側変位位置ＰＢまで移動した場合、先端部３１Ｔは、負側下部固定電極１１Ｂと対向する。このため、負側下部固定電極１１Ｂは、先端部３１Ｔの絶縁帯電体３０Ｅにより形成される静電場の影響を受け、静電誘導の原理により絶縁帯電体３０Ｅの負電荷に対応した正電荷が、負側下部固定電極１１Ｂに現れる。この正電荷は、中間下部固定電極１１Ｃと負側下部固定電極１１Ｂとの間に電気的に接続された負側外部負荷ＲＢを介して、中間下部固定電極１１Ｃから移動してきたものである。
このように、静電変換装置１が振動することによって可動部材３０が揺動方向Ｙに揺動した場合、先端部３１Ｔが、静止位置ＰＣから正側変位位置ＰＡまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間下部固定電極１１Ｃと正側下部固定電極１１Ａとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、正側外部負荷ＲＡに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３１Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間下部固定電極１１Ｃと負側下部固定電極１１Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
同様に、可動部材３０が揺動方向Ｙとは逆方向に沿って揺動し、先端部３１Ｔが静止位置ＰＣから負側変位位置ＰＢまで変位した後、再び静止位置ＰＣまで戻る。このため、中間下部固定電極１１Ｃと負側下部固定電極１１Ｂとに、交互に正電荷が誘導され、結果として、負側外部負荷ＲＢに交流電流が流れることとなる。
このように、本実施の形態は、下面可動電極３１Ｍと、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃとを、下側基板１０，上側基板２０の垂直方向Ｚに沿って対向配置するようにしたので、可動部材３０の下面３１も利用して、下面可動電極３１Ｍと、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃとの重なり面積を増やすことができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることができる。
また、下面可動電極３１Ｍと、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃとを、直交方向Ｘに延在するように突設したので、互いの重なり面積を効果的に増やすことができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることができる。
また、図６Ａ−図６Ｃでは、可動部材３０の下面３１を利用した場合の発電動作を例として説明したが、上面３２を利用した場合の発電動作、すなわち、上面可動電極３２Ｍと、正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃとの電極組における、発電動作についても同様であり、ここでの説明は省略する。
［本実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、全体として平板部材（直方体）をなす可動部材３０の下面３１、上面３２、直交側面３３Ａ，３３Ｂ、および平行側面３４Ａ，３４Ｂの６面すべてに、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された可動電極３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍを形成するとともに、これら可動電極３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍと対向する位置に、導電体からなる固定電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを設けたものである。
このように、本実施の形態は、全体として平板部材（直方体）をなす可動部材３０の下面３１、上面３２、直交側面３３Ａ，３３Ｂ、および平行側面３４Ａ，３４Ｂの６面すべてに、表面に絶縁帯電体３０Ｅが形成された可動電極３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍを形成するとともに、これら可動電極３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍと対向する位置に、導電体からなる固定電極１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃを設けたものである。
このような可動電極と固定電極との対向構造により、可動電極と固定電極との重なり面積を大幅に増大させることができ、サイズ当たりの発電率効率を向上させることが可能となる。したがって、結果として、発電出力の向上や静電変換装置の小型化を実現することが可能となる。また、可動部材３０および各可動電極を３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍの表面に絶縁帯電体３０Ｅを形成したので、より発電率効率を向上させることが可能となる。
［静電変換装置の製造方法］
次に、本実施の形態にかかる静電変換装置１の製造方法について説明する。本実施の形態では、下側基板１０の構造物と、上側基板２０の構造物とを、別個の製造工程で製造した後、両者を貼り合わせることにより静電変換装置１を製造する場合を例として説明する。
次に、本実施の形態にかかる静電変換装置１の製造方法について説明する。本実施の形態では、下側基板１０の構造物と、上側基板２０の構造物とを、別個の製造工程で製造した後、両者を貼り合わせることにより静電変換装置１を製造する場合を例として説明する。
まず、図７Ａ−図７Ｄを参照して、下側基板１０の構造物のうち、下部固定電極を構成する、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃほかの製造工程までについて説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、下側基板の構造物に関する製造方法を示す工程図である。
図７Ａに示すように、例えば、酸化シリコンからなる絶縁膜１０２（１１Ｐ）が上面１０１（１１）に形成された、シリコンからなる下側基板１００（１０）を用意する。この下側基板１００は、複数のトランジスタ、抵抗、容量、配線などから構成された半導体集積回路を備えるようにしてもよい。この場合、集積回路の配線や、パッドの配線などと電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、絶縁膜１０２の所定の箇所に形成されていてもよい。
このような下側基板１００に対して、図７Ｂに示すように、絶縁膜１０２上に第１のシード層１０３（１１Ｓ）を形成する。この第１のシード層１０３は、例えば、スパッタ法や蒸着法などにより、絶縁膜１０２上にチタンを堆積した後、この上に金を堆積することにより形成することができる。この場合、チタンの膜厚は０．１μｍ程度、金の膜厚は０．１μｍ程度とすればよい。
第１のシード層１０３を形成した後、図７Ｃに示すように、第１のシード層１０３の上にレジスト材料を塗布し、このレジスト材料に対して所望のパターンを有するマスクを用いて露光することにより、第１のシード層１０３上の所望の位置に開口部が形成されたレジストパターンを形成する。このとき、その開口部からは、第１のシード層１０３が露出している。
このようなレジストパターンを形成した後、例えばメッキ法により、そのレジストパターンの開口部内に金を堆積した後、そのレジストパターンを除去することにより、第１のシード層１０３上に上方に突出した柱状の第１の金属パターン１０４（スペーサ部材５０、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃなど）を形成する。このとき、例えば、塗布するレジスト材料の膜厚を5μｍ程度、メッキ膜の膜厚を１μｍ程度とすることにより、第１の金属パターンの高さを１μｍ程度に形成することができる。
このようにして第１の金属パターン１０４を形成した後、この第１の金属パターン１０４をマスクとして第１のシード層１０３をエッチング除去し、図７Ｄに示すように、第１の金属パターン１０４が絶縁膜１０２の上で互いに分離した状態とする。これにより、スペーサ部材５０の下部、柱部材５２Ａ，５２Ｂの下部、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、中間直交側面固定電極１３Ｃ、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃの各固定電極の下部、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃの各固定電極の全体が形成される。
この際、第１のシード層１０３のエッチング除去は、例えば、第１のシード層１０３の上層にある金を、硝酸と塩酸からなる王水エッチング液でウエットエッチングした後、このウエットエッチングにより露出した第１のシード層１０３の下層にあるチタンを、フッ化水素水溶液によりウエットエッチングすることにより行うことができる。
次に、図８Ａ〜図８Ｇを参照して、下側基板１０の構造物のうち、下面可動電極３１Ｍほかの製造工程までについて説明する。図８Ａ〜図８Ｇは、静電変換装置の下側基板の構造物に関する製造方法を示す工程図である。
第１のシード層１０３を選択的にエッチング除去した後、図８Ａに示すように、絶縁膜上に第１の犠牲層１１０を形成する。このとき、第１の金属パターン１０４の上面は、第１の犠牲層１１０表面に露出した状態とされる。
このような第１の犠牲層１１０は、例えば、ＰＢＯ（ポリベンゾオキサゾール）からなる感光性有機樹脂を絶縁膜上に塗布して塗布膜を形成し、この塗布膜を公知のリソグラフィ技術によりパターニングすることにより形成することができる。
そのパターニングでは、前処理として１２０℃のプリベークを４分間行い、パターニング後に３１０℃の加熱処理を行い、有機樹脂の膜が熱硬化された状態とする。その有機樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製のＣＲＣ８３００を用いることができる。
そのパターニングでは、前処理として１２０℃のプリベークを４分間行い、パターニング後に３１０℃の加熱処理を行い、有機樹脂の膜が熱硬化された状態とする。その有機樹脂としては、例えば、住友ベークライト社製のＣＲＣ８３００を用いることができる。
第１の犠牲層１１０を形成した後、図８Ｂに示すように、上述した第１のシード層１０３を形成した方法と同様の方法により第１の犠牲１１０層上に第２のシード層１１１を形成し、図８Ｃに示すように、上述した第１の金属パターン１０４を形成した方法と同様の方法により第２のシード層１１１上に第２の金属パターン１１２を形成する。ここで、第２の金属パターン１１２の形成時には、例えば、塗布するレジスト材料の膜厚を２０μｍ程度、メッキ膜の膜厚を１５μｍ程度とすることにより、第２の金属パターンの高さを１５μｍ程度に形成することができる。
第２の金属パターン１１２を形成した後、この第２の金属パターン１１２をマスクとして第２のシード層１１１をエッチング除去し、図８Ｄに示すように、第２の金属パターン１１２が第１の犠牲層１１０の上で互いに分離した状態とする。これにより、スペーサ部材５０の下部、柱部材５２Ａ，５２Ｂの下部、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、中間直交側面固定電極１３Ｃ、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃの各固定電極の下部が形成される。
第２のシード層１１１のエッチング除去は、第１のシード層１０３の除去と同様な方法で行えばよい。
第２のシード層１１１を選択的にエッチング除去した後、図８Ｅに示すように、第１の犠牲層１１０上に第２の犠牲層１１３を形成する。このとき、第２の金属パターン１１２の上面は、第２の犠牲層１１３の表面に露出した状態とされる。このような第２の犠牲層１１３の形成は、第１の犠牲層１１０と同様な方法で行えばよい。
第２のシード層１１１を選択的にエッチング除去した後、図８Ｅに示すように、第１の犠牲層１１０上に第２の犠牲層１１３を形成する。このとき、第２の金属パターン１１２の上面は、第２の犠牲層１１３の表面に露出した状態とされる。このような第２の犠牲層１１３の形成は、第１の犠牲層１１０と同様な方法で行えばよい。
第２の犠牲層１１３を形成した後、図８Ｆに示すように、上述した第１のシード層１１０を形成した方法と同様の方法により第２の犠牲層１１３上に第３のシード層１１４を形成し、上述した第１の金属パターン１０４を形成した方法と同様の方法により第３のシード層１１４上に第３の金属パターン１１５を形成する。ここで、第３の金属パターン１１５の形成時には、例えば、マスクとなるレジストパターンの膜厚を４０μｍ程度、メッキの膜厚２０μｍ程度に形成された状態とすればよい。
第３の金属パターン１１５を形成した後、図８Ｇに示すように、第１のシード層１０３をエッチング除去した方法と同様の方法により、第３の金属パターン１１５をマスクとして第３のシード層１１４をエッチング除去し、第３の金属パターン１１５が第２の犠牲層１１３上で互いに分離した状態とする。これにより、スペーサ部材５０の下部、柱部材５２Ａ，５２Ｂの下部、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、中間直交側面固定電極１３Ｃ、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃの各固定電極の一部、下部固定電極を構成する、正側下部固定電極１１Ａ、負側下部固定電極１１Ｂ、および中間下部固定電極１１Ｃの全部が形成される。
次に、図９Ａ〜図９Ｈを参照して、下側基板１０の構造物のうち、正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃほかの製造工程までについて説明する。図９Ａ〜図９Ｈは、下側基板の構造物に関する製造方法を示す工程図である。
第３のシード層１１４を選択的にエッチング除去した後、図９Ａに示すように、第２の犠牲層１１３上に第３の犠牲層１２０を形成する。このとき、第３の金属パターン１１５の上面は、第３の犠牲層１２０の表面に露出した状態とされる。このような第３の犠牲層１２０を形成する工程は、上述した第１の犠牲層１１０を形成する工程と同等の方法により行うことができる。
第３の犠牲層を形成した後、図９Ｂに示すように、第１のシード層１０３を形成した方法と同等の方法により、第３の犠牲層１２０上に第４のシード層１２１を形成し、第１の金属パターン１０４や第２の金属パターン１１２を形成した方法と同等の方法により、その第４のシード層１２１上に第４の金属パターン１２２を形成する。ここで、第４の金属パターン１２２の形成時には、マスクとなるレジストパターンの膜厚を４０μｍ程度、メッキの膜厚２５μｍ程度に形成された状態とすればよい。
第４の金属パターン１１２を形成した後、図９Ｃに示すように、第１のシード層１０３や第２のシード層１１１をエッチング除去した方法と同等の方法により、第４の金属パターン１２２をマスクとして第４のシード層１２１を除去する。これにより、第４の金属パターン１２２が第３の犠牲層１２０上で分離した状態とする。これにより、スペーサ部材５０の一部、柱部材５２Ａ，５２Ｂの上部、梁部材５３Ａ，５３Ｂ、可動部材３０、直交側面可動電極３３Ｍ、平行側面可動電極３４Ｍ、正側直交側面固定電極１３Ａ、負側直交側面固定電極１３Ｂ、中間直交側面固定電極１３Ｃ、正側平行側面固定電極１４Ａ、負側平行側面固定電極１４Ｂ、および中間平行側面固定電極１４Ｃの各固定電極の上部が形成される。
第４のシード層１２１を選択的にエッチング除去した後、図９Ｄに示すように、第３の犠牲層１２０上に第４の犠牲層１２３を形成する。このとき、第４の金属パターン１２２の上面は、第４の犠牲層１２３の表面に露出した状態とされる。このような第４の犠牲層１２３を形成する工程は、上述した第１の犠牲層１１０や第２の犠牲層１１３を形成する工程と同等の方法により行うことができる。
第４の犠牲層１２３を形成した後、図９Ｅに示すように、第１のシード層１０３等を形成した方法と同等の方法により、第４の犠牲層１２３上に第５のシード層１２４を形成し、第１の金属パターン１０４等を形成した方法と同等の方法により、その第５のシード層１２４上に第５の金属パターン１２５を形成する。ここで、第５の金属パターン１２５の形成時には、マスクとなるレジストパターンの膜厚を４０μｍ程度、メッキの膜厚２０μｍ程度に形成された状態とすればよい。
第５の金属パターン１２５を形成した後、図９Ｆに示すように、第１のシード層１０３等をエッチング除去した方法と同等の方法により、第５の金属パターン１２５をマスクとして第５のシード層１２４を除去する。これにより、第５の金属パターン１２５が第４の犠牲層１２３上で分離した状態とする。これにより、スペーサ部材５０の一部、上面可動電極３２Ｍの全部が形成される。
第５のシード層１２４を選択的にエッチング除去した後、図９Ｇに示すように、第１の犠牲層１１０、第２の犠牲層１１３、第３の犠牲層１２０、第４の犠牲層１２３を除去する。これにより、可動部材３０の一部を構成する第４のシード層１２１の下方に空間が形成された状態となる。第１の犠牲層１１０、第２の犠牲層１１３、第３の犠牲層１２０、第４の犠牲層１２３の除去は、例えば、オゾンアッシャー装置を用いてオゾンをこれら犠牲層に作用させることにより、行うことができる。
第１から第４の犠牲層を除去した後、図９Ｈに示すように、第３のシード層１１４、第３の金属パターン１１５、第４のシード層１２１、および第４の金属パターン１２２のうち、可動部材３０を構成する部材の表面に、撥水性、絶縁性および帯電性を発現する電着材料を用いた電着により、絶縁膜１２６を形成する。この絶縁膜１２６は、上述した絶縁帯電体３０Ｅを構成する。このような絶縁膜１２６の製造工程の具体例を以下に示す。
例えば、スルフォニウムカチオンが分散する電着液（例えば、日本ペイント（株）製、INSULEED3020X）を30℃に調整し、この電着液の中に、上述した工程を経た微細構造体および白金からなる固定電極が浸漬された状態とする。この状態で可動部材３０を構成する部材に負電圧を印加するとともに、固定電極に正電圧を印加する。すなわち、可動部材３０を構成する部材を構成する部材を負極とし、固定電極を正極として電着液中に浸漬し、定電圧源を用いて電圧を印加することにより、カチオン電着を行う。
この電着により、電着液に分散している絶縁膜１２６の形成材料が、負電圧が印加された可動部材３０を構成する部材の表面に析出することにより、絶縁膜１２６が形成される。電着液に分散している材料は、負電圧が印加されていない絶縁膜１２６や、その他の部材の表面には付着せず、負電圧を印加した可動部材３０を構成する部材のみに絶縁膜１２６を選択的に形成することができる。したがって、可動部材３０および各可動電極３１Ｍ，３２Ｍ，３３Ｍ，３４Ｍの表面に、絶縁帯電体３０Ｅとなる絶縁膜１２６を、容易に形成することができる。
このようにして絶縁膜１２６を形成した後、微細構造体を水洗処理し、乾燥させた後、窒素雰囲気において１９０℃で２５分間の加熱処理を行うことにより、絶縁膜１２６が熱硬化された状態とする。
絶縁膜１２６を熱硬化した後、微細構造体に対して、例えば、公知の軟Ｘ線法、液体接触法などの方法により、帯電処理を行う。このような帯電処理により、絶縁膜１２６の表面には負電荷が帯電した状態となる。
絶縁膜１２６を熱硬化した後、微細構造体に対して、例えば、公知の軟Ｘ線法、液体接触法などの方法により、帯電処理を行う。このような帯電処理により、絶縁膜１２６の表面には負電荷が帯電した状態となる。
次に、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して、上側基板２０の構造物に関する製造工程について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、上側基板の構造物に関する製造方法を示す工程図である。
図１０Ａに示すように、例えば、酸化シリコンからなる第２の絶縁膜１３１が一方の面に形成された、シリコンからなる上側基板１３０を用意する。ここで、上側基板１３０は、複数のトランジスタ、抵抗、容量、配線などから構成された半導体集積回路を備えるようにしてもよい。この場合、集積回路の配線や、パッドの配線などと電気的に接続するためのコンタクトホールなどが、第２の絶縁膜の所定の箇所に形成されていてもよい。
このような上側基板１３０に対して、上述した第１のシード層１０３等を形成した方法と同様の方法により第２の絶縁膜１３１上に第６のシード層１３２を形成し、第１の金属パターン１０４等を形成した方法と同様の方法により第６のシード層１３２上に第６の金属パターン１３３を形成する。ここで、第６の金属パターン１３３の形成時には、例えば、塗布するレジスト材料の膜厚を5μｍ程度、メッキ膜の膜厚を１μｍ程度とすることにより、第６の金属パターンの高さを１μｍ程度に形成することができる。これにより、上部固定電極を構成する、正側上部固定電極２２Ａ、負側上部固定電極２２Ｂ、および中間上部固定電極２２Ｃの各固定電極の一部、およびスペーサ部材５０の一部が形成される。
第６の金属パターン１３３を形成した後、図１０Ｂに示すように、上述した第１の金属パターン１０４を形成した方法と同様の方法により第６の金属パターン１３３上の一部に第７の金属パターン１３４を形成する。ここで、第７の金属パターン１３４の形成時には、例えば、塗布するレジスト材料の膜厚を２０μｍ程度、メッキ膜の膜厚を１５μｍ程度とすることにより、第７の金属パターン１３４の高さを１５μｍ程度に形成することができる。これにより、スペーサ部材５０の一部が形成される。
第７の金属パターン１３４を形成した後、第１のシード層１０３等をエッチング除去した方法と同様の方法により、第６の金属パターン１３３、および第６の金属パターン１３３をマスクとして第６のシード層１３２をエッチング除去し、図１０Ｃに示すように、第６の金属パターン１３３および第７の金属パターン１３４が第６のシード層１３２上で互いに分離した状態とする。
次に、図１０Ｄに示すように、下側基板１００の構造物のうち、下側基板１００の第１の絶縁膜１０２が形成された側の面と、上側基板１３０の構造物のうち、上側基板１３０の第２の絶縁膜１３１が形成された側の面とを対向させる。そして、下側基板１００の構造物のうち、スペーサ部材５０を構成する第５の金属パターン１２５の上面と、上側基板１３０の構造物のうち、スペーサ部材５０を構成する第７の金属パターン１３４の上面とを貼り合わせる。この貼り合わせる方法としては、公知のＣＯＣ（Chip On Chip）接合や、常温ＳＡＢ（Surface Activated Bonding ）接合などにより行うことができる。これにより、静電変換装置１が完成する。
［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。
本発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する静電変換装置に適用することができ、携帯端末装置などの携帯型の電子機器の電源に好適である。
１…静電変換装置、１０…下側基板、１１…上面、１１Ａ…正側下部固定電極、１１Ｂ…負側下部固定電極、１１Ｃ…中間下部固定電極、１１Ｐ…絶縁膜、１３Ａ…正側直交側面固定電極、１３Ｂ…負側直交側面固定電極、１３Ｃ…中間直交側面固定電極、１４Ａ…正側平行側面固定電極、１４Ｂ…負側平行側面固定電極、１４Ｃ…中間平行側面固定電極、２０…上側基板、２２…下面、２２Ａ…正側上部固定電極、２２Ｂ…負側上部固定電極、２２Ｃ…中間上部固定電極、２２Ｐ…絶縁膜、３０…可動部材、３０Ｅ…絶縁帯電体、３１…下面、３１Ｍ…下面可動電極、３２…上面、３２Ｍ…上面可動電極、３３Ａ，３３Ｂ…直交側面、３３Ｍ…直交側面可動電極（側面可動電極）、３４Ａ，３４Ｂ…平行側面、３４Ｍ…平行側面可動電極（側面可動電極）、５０…スペーサ部材、５１…開口、５２Ａ，５２Ｂ…柱部材、５３Ａ，５３Ｂ…梁部材、Ｘ…直交方向、Ｙ…揺動方向、Ｚ…垂直方向、ＰＡ…正側変位位置、ＰＢ…負側変位位置、ＰＣ…静止位置。
Claims (7)
- 上下に離間して平行配置された上側基板および下側基板と、
前記上側基板と前記下側基板との間にこれら基板と平行配置されるとともに、これら基板の平面方向と平行な一定の揺動方向に沿って揺動自在に支持されて、表面に絶縁帯電体が形成された平板形状をなす可動部材と、
前記可動部材の下面に、前記下側基板に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された下面可動電極と、
前記可動部材の上面に、前記上側基板に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された上面可動電極と、
前記可動部材の各側面に、前記平面方向に向けて突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された側面可動電極と、
前記下側基板の上面に形成されている絶縁膜上のうち前記下面可動電極と対向する位置に突設されて、当該下面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる下部固定電極と、
前記上側基板の下面に形成されている絶縁膜上のうち前記上面可動電極と対向する位置に突設されて、当該上面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる上部固定電極と、
前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている絶縁膜上のうち前記側面可動電極と対向する位置に突設されて、当該側面可動電極の揺動により誘導電荷を発生させる側面固定電極と
を備えることを特徴とする静電変換装置。 - 請求項１に記載の静電変換装置において、
前記下面可動電極は、前記可動部材の下面のうち前記揺動方向と直交する直交方向に延在するように突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状部材からなり、
前記下部固定電極は、前記下側基板の上面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記下面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に前記直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる中間下部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記下面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる正側下部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記下面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる負側下部固定電極とを含む
ことを特徴とする静電変換装置。 - 請求項１または請求項２に記載の静電変換装置において、
前記上面可動電極は、前記可動部材の上面のうち前記揺動方向と直交する直交方向に延在するように突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状部材からなり、
前記上部固定電極は、前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記上面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に前記直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる中間上部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記上面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる正側上部固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記上面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に当該直交方向に延在するように突設された導電体の板状部材からなる負側上部固定電極とを含む
ことを特徴とする静電変換装置。 - 請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の静電変換装置において、
前記側面可動電極は、前記可動部材の各側面のうち前記揺動方向と直交する直交側面に突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された板状の直交側面可動電極からなり、
前記側面固定電極は、前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記直交側面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる中間直交側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記直交側面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる正側直交側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記直交側面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる負側直交側面固定電極とを含む
ことを特徴とする静電変換装置。 - 請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の静電変換装置において、
前記側面可動電極は、前記可動部材の各側面のうち前記揺動方向と平行する平行側面に突設されて、表面に前記絶縁帯電体が形成された凸状の平行側面可動電極からなり、
前記側面固定電極は、前記下側基板の上面または前記上側基板の下面に形成されている前記絶縁膜のうち、前記平行側面可動電極の揺動による変位のない静止位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる中間平行側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記平行側面可動電極が前記揺動方向に変位した正側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる正側平行側面固定電極と、当該絶縁膜上のうち、前記平行側面可動電極が前記揺動方向とは逆方向に変位した負側変位位置と対向する位置に立設された導電体の柱状部材からなる負側平行側面固定電極とを含む
ことを特徴とする静電変換装置。 - 下側基板と、当該下側基板上に、当該下側基板の平面方向と平行な一定の揺動方向に沿って揺動自在に支持されて、表面に絶縁帯電体が形成された平板形状をなす可動部材と、当該可動部材の上方に配置された上側基板とを有し、当該可動部材の上面、下面、および各側面に可動電極をそれぞれ突設するとともに、当該下側基板のうち当該可動電極に対向する位置に固定電極をそれぞれ立設し、外部から与えられた振動エネルギーにより当該可動電極を揺動させ、これに応じて当該固定電極を移動する誘導電荷から得られた電気エネルギーを出力する静電変換装置の製造方法であって、
前記下側基板上に揺動自在支持された、前記可動電極を有する前記可動部材を含む下側基板構造体のうち、前記可動部材および前記可動電極の表面に、撥水性、絶縁性、および帯電性を発現する電着材料を用いた着電により、前記絶縁帯電体となる絶縁膜を形成する絶縁帯電体ステップを備える
ことを特徴とする静電変換装置の製造方法。 - 請求項６の静電変換装置の製造方法において、
前記絶縁帯電体ステップは、
スルフォニウムカチオンが分散する着電液の中に、前記下側基板構造体および白金からなる前記固定電極を浸漬した浸漬状態とするステップと、
前記浸漬状態で、前記可動部材および前記可動電極に負電圧を印加するとともに、前記固定電極に正電圧を印加することによりカチオン着電を行うステップと
を含むことを特徴とする静電変換装置の製造方法。
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