JP6178139B2 - Spring, microstructure and spring manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、ばね、微小構造体およびばねの製造方法に関するものである。   The present invention relates to a spring, a microstructure, and a method for manufacturing the spring.

近年、MEMS(Micro Electro Mechanical System)技術により、微小な装置の開発が盛んに行われている。MEMS技術は、半導体基板などのウエハ上に薄膜を形成し、この薄膜を加工する半導体集積回路の製造技術を基本としている。MEMS技術により作製されたMEMS素子には、例えば微小振動素子など可動構造を備えたものがある。   In recent years, micro devices have been actively developed by MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology. The MEMS technology is based on a manufacturing technology of a semiconductor integrated circuit in which a thin film is formed on a wafer such as a semiconductor substrate and this thin film is processed. Some MEMS elements manufactured by the MEMS technology include a movable structure such as a micro vibration element.

微小振動素子は、ばねにより移動可能に支持された振動子を備えている。この微小振動素子は、他の半導体デバイスとの集積化が可能であり、振動子の専有面積が小さいという特徴がある。このため、環境中の振動エネルギーを電気エネルギーに変換するエネルギーハーベスタとしての利用が検討されており、例えば、エレクトレット微小発電素子のような微小電力を発電する発電素子が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。この発電素子は、振動子に形成された可動電極と、振動子を支持するばねを介して可動電極と電気的に接続された固定電極と、電荷を保持するエレクトレットとを備え、振動子が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反を繰り返し行い、可動電極と固定電極との間で電荷を移動させることによって電流を発生させるものである。   The micro vibration element includes a vibrator that is movably supported by a spring. This micro vibration element can be integrated with other semiconductor devices, and has a feature that the area occupied by the vibrator is small. For this reason, utilization as an energy harvester that converts vibration energy in the environment into electrical energy has been studied. For example, a power generation element that generates minute electric power such as an electret minute power generation element has been proposed (for example, non- (See Patent Document 1). This power generation element includes a movable electrode formed on the vibrator, a fixed electrode electrically connected to the movable electrode via a spring that supports the vibrator, and an electret that holds electric charges. By doing so, the movable electrode and the electret are repeatedly brought close to and away from each other, and a current is generated by moving the electric charge between the movable electrode and the fixed electrode.

発電素子が振動エネルギーを電気エネルギーに変換する際には、振動子が環境中に存在する振動と共振しなければならないが、環境中の振動の大多数は数〜数10[kHz]という低い周波数なので、振動子も低い周波数で共振することが望ましい。このため、振動子を支持するばねは、ばね定数が可能な限り小さいことが求められる(例えば、非特許文献1,2参照。)。そこで、ばねのばね定数を低減するために、MEMS技術により高アスペクト比のばねを作製することが提案されている(例えば、非特許文献3参照。)。このばねでは、パレリン(登録商標)樹脂(ヤング率:〜4[GPa])を材料として用いることにより、従来のシリコン(ヤング率:130[GPa])よりもばね定数を低減することができ、数〜数10[kHz]といった低周波数で振動子を共振させることを可能としている。 When the power generation element converts vibration energy into electric energy, the vibrator must resonate with vibration existing in the environment, and the majority of vibrations in the environment have a low frequency of several to several tens [kHz]. Therefore, it is desirable that the vibrator also resonates at a low frequency. For this reason, the spring that supports the vibrator is required to have a spring constant as small as possible (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2). Therefore, in order to reduce the spring constant of the spring, it has been proposed to produce a high aspect ratio spring by MEMS technology (see, for example, Non-Patent Document 3). In this spring, by using Parelin (registered trademark) resin (Young's modulus: ~ 4 [GPa]) as a material, the spring constant can be reduced compared to conventional silicon (Young's modulus: 130 [GPa]), It is possible to resonate the vibrator at a low frequency of several to several tens [kHz].

ところが、パレリン樹脂は非導電性の材料である。このため、パレリン樹脂のようにヤング率が低い非導電性の材料からなるばねを発電素子に用いる場合には、可動電極と固定電極とを電気的に接続するための構成をばねに設けなければならない。そこで、従来では、中空構造のばねの内部に、毛細管現象を利用して導電性のナノメタルインクを封入することが提案されている(例えば、非特許文献4参照。)。   However, parylene resin is a non-conductive material. For this reason, when a spring made of a non-conductive material having a low Young's modulus, such as parylene resin, is used as a power generation element, the spring must be provided with a structure for electrically connecting the movable electrode and the fixed electrode. Don't be. Therefore, conventionally, it has been proposed to encapsulate conductive nanometal ink using a capillary phenomenon inside a hollow spring (see, for example, Non-Patent Document 4).

C. Marboutin, Y. Suzuki and N. Kasagi、"Optimal Design of Micro Electret Generator for Energy Harvesting"、7th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2007), Freiburg, Nov. 28-29, 2007, pp. 141-144.C. Marboutin, Y. Suzuki and N. Kasagi, "Optimal Design of Micro Electret Generator for Energy Harvesting", 7th Int. Workshop on Micro and Nanotechnology for Power Generation and Energy Conversion Applications (PowerMEMS 2007), Freiburg, Nov. 28- 29, 2007, pp. 141-144. K. Najafi, T. Galchev, E.E. Aktakka, R.L. Peterson, and J. McCullagh、“MICROSYSTEMS FOR ENERGY HARVESTING”、Digest Tech. Papers, TRANSDUCERS2011, p. 1845, Beijing, China, June 2011.K. Najafi, T. Galchev, E.E. Aktakka, R.L.Peterson, and J. McCullagh, “MICROSYSTEMS FOR ENERGY HARVESTING”, Digest Tech. Papers, TRANSDUCERS2011, p. 1845, Beijing, China, June 2011. Y. Suzuki and Y.-C. Tai、"Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers"、J. Microelectromech. Syst., Vol. 15, No. 5, pp. 1364-1370 (2006).Y. Suzuki and Y.-C. Tai, "Micromachined High-Aspect-Ratio Parylene Spring and Its Application to Low-frequency Accelerometers", J. Microelectromech. Syst., Vol. 15, No. 5, pp. 1364-1370 (2006). T. Tsutsumino, Y. Suzuki, N. Sakurai, N. Kasagi and Y. Sakane、"Nano-metal Ink Based Electrode Embedded in Parylene Structures with the Aid of the Capillary Effect"、20th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2007), Kobe, 2007, pp. 313-316.T. Tsutsumino, Y. Suzuki, N. Sakurai, N. Kasagi and Y. Sakane, "Nano-metal Ink Based Electrode Embedded in Parylene Structures with the Aid of the Capillary Effect", 20th IEEE Int. Conf. Micro Electro Mechanical Systems (MEMS 2007), Kobe, 2007, pp. 313-316. K. Machida et. Al.、“Novel global planarization technology dielectrics using spin on glass film transfer and hot pressing”、J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 16, No.3, pp. 1093-1097, 1998K. Machida et. Al., “Novel global planarization technology dielectrics using spin on glass film transfer and hot pressing”, J. Vac. Sci. Technol. B, Vol. 16, No. 3, pp. 1093-1097, 1998

しかしながら、ばねの内部にナノメタルインクを封入する構成は、製造工程が複雑であるとともに、毛細管現象を利用しているために中空構造の製造誤差によってナノメタルインクが中空構造内に入るときと入らないときがあるなど、歩留まりが悪かった。   However, the configuration in which the nanometal ink is sealed inside the spring has a complicated manufacturing process, and when the nanometal ink enters or does not enter the hollow structure due to a manufacturing error of the hollow structure due to the use of capillary action. The yield was bad.

そこで、本発明は、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねおよびばねの製造方法を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the spring which has an electroconductivity with a simple manufacturing process and a high yield, and a spring.

上述したような課題を解決するために、本発明にかかるばねは、弾性材料からなるばね本体と、このばね本体の表面に形成され、導電材料からなる導電層とを備え、弾性材料は、パレリン(登録商標)樹脂からなり、導電材料は、弾性材料よりもヤング率が低い、水分散ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンのいずれかからなることを特徴とするものである。 In order to solve the problems as described above, the spring according to the present invention, a spring body made of an elastic material, formed on the surface of the spring body, and a conductive layer made of conductive material, the elastic material, parylene It is made of (registered trademark) resin, and the conductive material is made of any one of water-dispersed polythiophene derivatives, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene having a Young's modulus lower than that of the elastic material.

また、本発明に係る微小構造体は、振動子と、この振動子に一端が接続されたばねと、このばねの他端が接続された支持部とを備えた微小構造体であって、ばねは上述したばねからなることを特徴とするものである。   The microstructure according to the present invention is a microstructure including a vibrator, a spring having one end connected to the vibrator, and a support portion to which the other end of the spring is connected. It consists of the spring mentioned above, It is characterized by the above-mentioned.

また、本発明に係るばねの製造方法は、弾性材料からなるばね本体を形成するステップと、ばね本体の表面に導電材料からなる導電層を形成するステップとを有することを特徴とするものである。   The spring manufacturing method according to the present invention includes a step of forming a spring body made of an elastic material and a step of forming a conductive layer made of a conductive material on the surface of the spring body. .

本発明によれば、本体の表面に導電層を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。   According to the present invention, by forming a conductive layer on the surface of the main body, it is possible to realize a spring having a conductivity that is easy to manufacture and has a high yield.

図1は、本実施の形態に係るばねを備えた微小構造体の構成を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a microstructure provided with a spring according to the present embodiment. 図2は、本実施の形態に係るばねの要部断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the spring according to the present embodiment. 図3は、図1のI-I線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG. 図4は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図5は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図6は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 6 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図7は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図8は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 8 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図9は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図10は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining a manufacturing method of the microstructure including the spring according to the first embodiment of the present invention. 図11は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図12は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining a manufacturing method of the microstructure including the spring according to the first embodiment of the present invention. 図13は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図14は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the first embodiment of the present invention. 図15は、本発明の第1の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining a manufacturing method of the microstructure including the spring according to the first embodiment of the present invention. 図16は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図17は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図18は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 18 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図19は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 19 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図20は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 20 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図21は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 21 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図22は、本発明の第2の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 22 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the second embodiment of the present invention. 図23は、本発明の第3の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 23 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the third embodiment of the present invention. 図24は、本発明の第3の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the third embodiment of the present invention. 図25は、本発明の第3の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 25 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the third embodiment of the present invention. 図26は、本発明の第4の形態に係るばねを備えた微小構造体の製造方法を説明するための図である。FIG. 26 is a diagram for explaining a manufacturing method of a microstructure including a spring according to the fourth embodiment of the present invention.

[第1の実施の形態]
以下、図面を参照して、本発明の第1の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下においては、本実施の形態に係るばねを微小構造体に適用した場合を例に説明を行う。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following, a case where the spring according to the present embodiment is applied to a microstructure will be described as an example.

<微小構造体の構成>
図1〜図3に示す微小構造体は、中央部に平面視略矩形の開口1aが形成された平面視略矩形の枠部材1と、一端が開口1aの1組の対辺にそれぞれ接続された一対のばね2と、平面視略矩形に形成され、ばね2の他端が1組の対辺にそれぞれ接続され、開口1a内で移動可能に支持された振動子3とを備えている。
<Structure of microstructure>
The microstructure shown in FIGS. 1 to 3 is connected to a pair of opposite sides of the opening 1a and a frame member 1 having a substantially rectangular opening 1a formed in the center with a substantially rectangular opening 1a in plan view. A pair of springs 2 and a vibrator 3 that is formed in a substantially rectangular shape in plan view, the other ends of the springs 2 are connected to a pair of opposite sides, and are supported so as to be movable in the opening 1a.

枠部材1は、ばね2を介して振動子3を支持する板状の部材である。このような枠部材1は、図3に示すように、環状の基部11と、この基部11の表面を覆う導電層12とから構成されている。
ここで、基部11の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。また、導電層12としては、水分散ポリチオフェン誘導体(PEDOT−PSS)、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどが用いられる。
The frame member 1 is a plate-like member that supports the vibrator 3 via the spring 2. As shown in FIG. 3 , the frame member 1 is composed of an annular base portion 11 and a conductive layer 12 that covers the surface of the base portion 11.
Here, as a material of the base 11, for example, silicon, polyimide, glass epoxy, PDMS (polydimethylsiloxane), glass, acrylic resin, or the like is used. As the conductive layer 12, a water-dispersed polythiophene derivative (PEDOT-PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or the like is used.

ばね2は、一端が枠部材1に、他端が振動子3にそれぞれ接続されることにより、振動子3を振動可能に支持するばね部材である。このようなばね2は、弾性材料からなるばね本体21と、このばね本体21の表面に形成され、導電材料からなる導電層22とから構成されている。   The spring 2 is a spring member that supports the vibrator 3 so as to vibrate by connecting one end to the frame member 1 and the other end to the vibrator 3. Such a spring 2 includes a spring main body 21 made of an elastic material and a conductive layer 22 formed on the surface of the spring main body 21 and made of a conductive material.

ばね本体21の材料としては、ばね2のばね定数を低減するために、ヤング率が低い材料を用いる。例えば、パレリン(登録商標)樹脂(ヤング率:〜4[GPa])といったパラキシリレン系ポリマーなどを用いることができる。このような材料を用いることにより、ばね2の形状が同一の場合、ヤング率が高い材料を用いた場合よりもばね2のばね定数を低減させることができる。
また、ばね本体21は、図2に示すように、平面視矩形の環状の枠部21aと、一端が枠部21aの一方の長辺の両端近傍に接続され、他端が枠部材1に接続された棒状の一対の枠部材側梁部21bと、一端が枠部21aの他方の長辺の両端近傍に接続され、他端が振動子3に接続された棒状の一対の振動子側梁部21cとから構成されている。
As a material of the spring body 21, a material having a low Young's modulus is used in order to reduce the spring constant of the spring 2. For example, a paraxylylene-based polymer such as Parelin (registered trademark) resin (Young's modulus: ˜4 [GPa]) can be used. By using such a material, when the shape of the spring 2 is the same, the spring constant of the spring 2 can be reduced as compared with the case where a material having a high Young's modulus is used.
Further, as shown in FIG. 2, the spring main body 21 has an annular frame portion 21 a having a rectangular shape in plan view, one end connected to both ends of one long side of the frame portion 21 a, and the other end connected to the frame member 1. A pair of rod-shaped frame-member-side beam portions 21b and a pair of rod-shaped transducer-side beam portions whose one ends are connected in the vicinity of both ends of the other long side of the frame portion 21a and whose other ends are connected to the transducer 3. 21c.

一方、導電層22の材料としては、導電性を有し、かつ、ばね本体21よりもヤング率が低い材料を用いる。例えば、水分散ポリチオフェン誘導体(PEDOT−PSS)、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。これにより、導電層22がばね2のばね定数に与える影響を無視することができる。すなわち、ばね2のばね定数は主にばね本体21の特性に依存することになるので、上述したようにばね本体21の材料にヤング率が低い材料を用いることにより、ばね定数が低いばね2を実現することができる。 On the other hand, as the material of the conductive layer 22, a material having conductivity and having a Young's modulus lower than that of the spring body 21 is used. For example, a water-dispersed polythiophene derivative (PEDOT-PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or the like can be used. Thereby, the influence which the conductive layer 22 has on the spring constant of the spring 2 can be ignored. That is, the spring constant of the spring 2 will be mainly dependent on the characteristics of the spring body 21, by using a low Young's modulus material to the material of the spring body 21, as described above, the spring constant is low spring 2 Can be realized.

振動子3は、微小構造体が振動するなど微小構造体が外部環境から受けた振動エネルギーに基づいて固有振動を起こす部材である。このような振動子3は、平面視略矩形の基部31と、この基部31の表面を覆う導電層32とから構成されている。
ここで、基部31の材料としては、例えば、シリコン、ポリイミド、ガラスエポキシ、PDMS(ポリジメチルシロキサン)、ガラス、アクリル樹脂などが用いられる。また、導電層12としては、水分散ポリチオフェン誘導体(PEDOT−PSS)、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。
一方、導電層32の材料としては、水分散ポリチオフェン誘導体(PEDOT−PSS)、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンなどを用いることができる。
The vibrator 3 is a member that causes natural vibration based on vibration energy received from the external environment, such as vibration of the microstructure. Such a vibrator 3 includes a base portion 31 that is substantially rectangular in plan view, and a conductive layer 32 that covers the surface of the base portion 31.
Here, as a material of the base 31, for example, silicon, polyimide, glass epoxy, PDMS (polydimethylsiloxane), glass, acrylic resin, or the like is used. As the conductive layer 12, a water-dispersed polythiophene derivative (PEDOT-PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or the like can be used.
On the other hand, as the material of the conductive layer 32, water-dispersed polythiophene derivative (PEDOT-PSS), polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene, or the like can be used.

このような微小構造体は、例えば微小構造体を備えた装置をユーザが振るなどによって外部環境から振動エネルギーを受けると、振動子3が共振して、振動子3が枠部材1に対して相対的に移動する。ここで、振動子3は、ばね2を介して枠部材1と電気的に接続されている。これにより、例えば、枠部材1に固定電極、振動子3にばね2の導電層22を介して固定電極と電気的に接続された可動電極をそれぞれ形成するとともに、振動子3の移動経路の近傍に電荷を保持するエレクトレットを設け、その電荷を静電誘導する電極を設けることにより、微小構造体を発電素子として機能させることが可能となる。この場合、振動子3が振動することにより可動電極とエレクトレットとの近接および離反が繰り返し行われるので、可動電極と固定電極との間で電荷の移動が繰り返し行われ、結果として、交流電流が発生することとなる。   In such a microstructure, when the user receives vibration energy from the external environment, for example, when a user shakes a device including the microstructure, the vibrator 3 resonates and the vibrator 3 is relative to the frame member 1. Move on. Here, the vibrator 3 is electrically connected to the frame member 1 via the spring 2. Thereby, for example, a fixed electrode is formed on the frame member 1, and a movable electrode electrically connected to the fixed electrode via the conductive layer 22 of the spring 2 is formed on the frame member 1, and in the vicinity of the moving path of the vibrator 3. By providing an electret for holding charges and providing an electrode for electrostatically inducing the charges, the microstructure can function as a power generation element. In this case, when the vibrator 3 vibrates, the movable electrode and the electret are repeatedly approached and separated from each other, so that the charge is repeatedly moved between the movable electrode and the fixed electrode, and as a result, an alternating current is generated. Will be.

<微小構造体の製造方法>
次に、図4〜図15を参照して本実施の形態にかかるばね2を備えた微小構造体の製造方法について説明する。
<Method for manufacturing microstructure>
Next, with reference to FIGS. 4-15, the manufacturing method of the microstructure provided with the spring 2 concerning this Embodiment is demonstrated.

まず、図4に示すように、第1の酸化膜101,102が上面および下面に形成された、基板100を用意する。本実施の形態において、基板100は厚さ600[μm]のシリコン基板からなり、このシリコン基板を熱酸化することにより厚さ2[μm]の酸化シリコンからなる第1の酸化膜101,102を形成する。
そして、基板100上面の第1の酸化膜101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の酸化膜101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103を形成する。
First, as shown in FIG. 4, a substrate 100 is prepared in which first oxide films 101 and 102 are formed on an upper surface and a lower surface. In this embodiment, the substrate 100 is made of a silicon substrate having a thickness of 600 [μm], and the first oxide films 101 and 102 made of silicon oxide having a thickness of 2 [μm] are formed by thermally oxidizing the silicon substrate. Form.
Then, a resist material is applied onto the first oxide film 101 on the upper surface of the substrate 100, and the resist material is exposed using a mask having a desired pattern, whereby a desired material on the first oxide film 101 is exposed. A resist pattern 103 having an opening at a position is formed.

レジストパターン103を形成した後、このレジストパターン103をマスクとして第1の酸化膜101をエッチングにより選択的に除去し、図5に示すように、レジストパターン103の開口部から基板100を露出させる。ここで、第1の酸化膜101は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。   After the resist pattern 103 is formed, the first oxide film 101 is selectively removed by etching using the resist pattern 103 as a mask, and the substrate 100 is exposed from the opening of the resist pattern 103 as shown in FIG. Here, the first oxide film 101 can be removed, for example, by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution.

第1の酸化膜101の一部を除去した後、この第1の酸化膜101をマスクとして基板100をエッチングし、図6に示すように、この基板100に溝104を形成する。この溝104は、ばね2の型となる。
ここで、基板100のエッチングは、例えばICP−RIE(ICP:Inductive Coupled Plasma、RIE:Reactive Ion Etching)など公知のDRIE(Deep Reactive Ion Etching)により行うことができる。本実施の形態においては、第1の酸化膜101の開口部から露出した基板100に深さ450[μm]の溝104を形成した。このとき、レジストパターン103は、基板100のエッチング中にアッシングされて消滅する。
After removing a part of the first oxide film 101, the substrate 100 is etched using the first oxide film 101 as a mask to form a groove 104 in the substrate 100 as shown in FIG. This groove 104 is the mold of the spring 2.
Here, the etching of the substrate 100 can be performed by known DRIE (Deep Reactive Ion Etching) such as ICP-RIE (ICP: Inductive Coupled Plasma, RIE: Reactive Ion Etching). In the present embodiment, the trench 104 having a depth of 450 [μm] is formed in the substrate 100 exposed from the opening of the first oxide film 101. At this time, the resist pattern 103 is ashed during the etching of the substrate 100 and disappears.

溝104を形成した後、図7に示すように、第1の酸化膜101,102をエッチングにより除去する。ここで、第1の酸化膜101,102は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。   After the trench 104 is formed, as shown in FIG. 7, the first oxide films 101 and 102 are removed by etching. Here, the first oxide films 101 and 102 can be removed, for example, by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution.

第1の酸化膜101,102を除去した後、図8に示すように、溝104内部を含む基板100の上面および基板100の下面に第2の酸化膜105,106を形成する。本実施の形態では、基板100を熱酸化することにより、厚さ2[μm]の第2の酸化膜105,106を形成する。   After removing the first oxide films 101 and 102, as shown in FIG. 8, second oxide films 105 and 106 are formed on the upper surface of the substrate 100 including the inside of the trench 104 and the lower surface of the substrate 100. In this embodiment, the substrate 100 is thermally oxidized to form second oxide films 105 and 106 having a thickness of 2 [μm].

第2の酸化膜105,106を形成した後、図9に示すように、基板100上面の第2の酸化膜105上に溝104内部が埋まるまで樹脂107を堆積する。本実施の形態においては、公知のCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、樹脂107としてパリレン(登録商標)を堆積する。   After forming the second oxide films 105 and 106, as shown in FIG. 9, a resin 107 is deposited on the second oxide film 105 on the upper surface of the substrate 100 until the groove 104 is filled. In the present embodiment, Parylene (registered trademark) is deposited as the resin 107 by a known CVD (Chemical Vapor Deposition) method.

樹脂107を堆積した後、図10に示すように、基板100上面に堆積した樹脂107のみを選択的に除去する。ここで、樹脂107は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により除去することができる。   After the resin 107 is deposited, only the resin 107 deposited on the upper surface of the substrate 100 is selectively removed as shown in FIG. Here, the resin 107 can be removed by, for example, a known etch back method using oxygen plasma.

基板100上面の樹脂107を除去した後、基板100の下面側の第2の酸化膜106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、図11に示すように、第2の酸化膜106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108を形成する。   After removing the resin 107 on the upper surface of the substrate 100, a resist material is applied onto the second oxide film 106 on the lower surface side of the substrate 100, and the resist material is exposed using a mask having a desired pattern. As shown in FIG. 11, a resist pattern 108 having an opening formed at a desired position on the second oxide film 106 is formed.

レジストパターン108を形成した後、図12に示すように、レジストパターン108をマスクとして第2の酸化膜106をエッチングにより除去する。この後、保持基板109を用意し、この保持基板109の上面に基板100の上面を接着し、基板100を保持基板109上に固定する。
ここで、第2の酸化膜106は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。保持基板109としては、例えばシリコン基板を用いることができる。また、保持基板109の接着は、例えば接着剤を用いることにより実現することができる。
After forming the resist pattern 108, as shown in FIG. 12, the second oxide film 106 is removed by etching using the resist pattern 108 as a mask. Thereafter, the holding substrate 109 is prepared, the upper surface of the substrate 100 is bonded to the upper surface of the holding substrate 109, and the substrate 100 is fixed on the holding substrate 109.
Here, the second oxide film 106 can be removed, for example, by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution. As the holding substrate 109, for example, a silicon substrate can be used. Further, the adhesion of the holding substrate 109 can be realized by using, for example, an adhesive.

基板100を保持基板109に固定した後、図13に示すように、第2の酸化膜106をマスクとして基板100を下面側からエッチング(オーバーエッチング)する。このエッチングは、例えばICP−RIEなど公知のDRIEにより行うことができる。本実施の形態においては、ICP−RIEにより基板100を600[μm]程度エッチングする。このとき、第2の酸化膜105がストップ層となるので、基板100の上面側に形成された樹脂107はエッチングされない。   After fixing the substrate 100 to the holding substrate 109, as shown in FIG. 13, the substrate 100 is etched (over-etched) from the lower surface side using the second oxide film 106 as a mask. This etching can be performed by known DRIE such as ICP-RIE. In this embodiment, the substrate 100 is etched by about 600 [μm] by ICP-RIE. At this time, since the second oxide film 105 serves as a stop layer, the resin 107 formed on the upper surface side of the substrate 100 is not etched.

基板100をエッチングした後、図14に示すように、保持基板109から基板100を取り外した後、第2の酸化膜105,106をエッチングにより選択的に除去する。ここで、第2の酸化膜105,106は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。これにより、樹脂107が埋め込まれていた溝104が除去され、樹脂107が露出するものとなる。 After the substrate 100 is etched, as shown in FIG. 14, after removing the substrate 100 from the holding substrate 109, the second oxide films 105 and 106 are selectively removed by etching. Here, the second oxide films 105 and 106 can be removed, for example, by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution. As a result, the groove 104 in which the resin 107 is embedded is removed, and the resin 107 is exposed.

第2の酸化膜105,106を除去した後、図15に示すように、基板100の表面に導電層110を形成する。本実施の形態においては、基板100をPEDOT−PSS溶液(ドイツ国ヘレウス社製)に浸し、引き上げた後、オーブンにより120[℃]で30分間加熱することにより、基板100の表面に導電層110を形成する。
これにより、ばね本体21の表面に導電層22が形成されたばね2を備えた微小構造体が作製されることとなる。
After removing the second oxide films 105 and 106, a conductive layer 110 is formed on the surface of the substrate 100 as shown in FIG. In the present embodiment, the substrate 100 is immersed in a PEDOT-PSS solution (manufactured by Heraeus, Germany), pulled up, and heated in an oven at 120 [° C.] for 30 minutes, whereby the conductive layer 110 is formed on the surface of the substrate 100. Form.
Thereby, the microstructure provided with the spring 2 in which the conductive layer 22 is formed on the surface of the spring main body 21 is produced.

以上説明したように、本実施の形態によれば、ばね2のばね本体21の表面に導電層22を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, by forming the conductive layer 22 on the surface of the spring body 21 of the spring 2, it is possible to realize a spring having a conductivity that is easy to manufacture and has a high yield. Can do.

また、本実施の形態では、浸漬することによりばね本体21の表面に導電層22を形成できるので、より容易にばねに導電性をもたせることができる。   Moreover, in this Embodiment, since the electroconductive layer 22 can be formed in the surface of the spring main body 21 by immersing, it can give a spring electroconductivity more easily.

[第2の実施の形態]
次に、本発明に係る第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第1の実施の形態とばね2となる樹脂107および導電層110に対応する構成をSTP(Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology)法により製造するものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described. In the present embodiment, the structure corresponding to the resin 107 and the conductive layer 110 to be the spring 2 and the first embodiment is manufactured by the STP (Spin-coating film Transfer and hot-Pressing technology) method. It is. Therefore, in this embodiment, the same name and code are given to the same configuration as that of the first embodiment, and the description is omitted as appropriate.

<微小構造体の製造方法>
まず、図8に示したように、溝104内部を含む基板100の上面および基板100の下面に第2の酸化膜105,106を形成した基板100を用意する。
<Method for manufacturing microstructure>
First, as shown in FIG. 8, the substrate 100 is prepared in which the second oxide films 105 and 106 are formed on the upper surface of the substrate 100 including the inside of the groove 104 and the lower surface of the substrate 100.

次に、図16に示すように、ベースフィルム200上に液状の非導電性の樹脂をスピン塗布して仮硬化させることにより、ベースフィルム200上に非導電性樹脂層201を形成する。
本実施の形態において、非導電性樹脂層201としては、液状のパリレン(登録商標)樹脂を塗布する。また、ベースフィルム200としては、NTT−AT社製の転写フィルム(厚さ50[μm])を用いる。また、後の工程でベースフィルム200からのパリレン(登録商標)樹脂の剥離を容易にするために、ベースフィルム200上面に表面処理剤(NTT−AT社製フィルムコンディショナーS−101)を予め塗布するようにしてもよい。
Next, as shown in FIG. 16, a non-conductive resin layer 201 is formed on the base film 200 by spin-coating a liquid non-conductive resin on the base film 200 and temporarily curing the resin.
In the present embodiment, a liquid Parylene (registered trademark) resin is applied as the non-conductive resin layer 201. As the base film 200, a transfer film (thickness 50 [μm]) manufactured by NTT-AT is used. Further, in order to facilitate the peeling of Parylene (registered trademark) resin from the base film 200 in a later step, a surface treatment agent (Film Conditioner S-101 manufactured by NTT-AT) is applied in advance to the upper surface of the base film 200. You may do it.

非導電性樹脂層201を形成した後、この非導電性樹脂層201上に液状の導電性の樹脂をスピン塗布することにより、導電性樹脂層202を形成する。本実施の形態においては、非導電性樹脂層201上にPEDOT−PSS溶液(ドイツ国ヘレウス社製)スピン塗布することにより導電性樹脂層202を形成する。   After the nonconductive resin layer 201 is formed, the conductive resin layer 202 is formed by spin-coating a liquid conductive resin on the nonconductive resin layer 201. In the present embodiment, the conductive resin layer 202 is formed by spin coating a PEDOT-PSS solution (manufactured by Heraeus, Germany) on the non-conductive resin layer 201.

導電性樹脂層202を形成した後、図18に示すように、図8に示した基板100の第2の酸化膜105上に、導電性樹脂層202側の面からベースフィルム200を熱圧着する。この熱圧着は、例えば、気圧を20[Pa]に減圧し温度を120[℃]とした処理室内で、10[kgf]の荷重を1分間加えることにより行うことができる。このように真空を保持した状態で熱圧着を行うと、ベースフィルム200上の導電性樹脂層202および非導電性樹脂層201が、図19に示すように、表面に第2の酸化膜105が形成された溝104内に埋め込まれる。これにより、第2の酸化膜105上に導電性樹脂層202’が形成され、この導電性樹脂層202’上に非導電性樹脂層201’が形成された状態となる。   After forming the conductive resin layer 202, as shown in FIG. 18, the base film 200 is thermocompression-bonded from the surface on the conductive resin layer 202 side onto the second oxide film 105 of the substrate 100 shown in FIG. . This thermocompression bonding can be performed, for example, by applying a load of 10 [kgf] for 1 minute in a processing chamber in which the pressure is reduced to 20 [Pa] and the temperature is set to 120 [° C.]. When thermocompression bonding is performed in a state where a vacuum is maintained in this way, the conductive resin layer 202 and the non-conductive resin layer 201 on the base film 200 have a second oxide film 105 on the surface as shown in FIG. It is embedded in the formed groove 104. As a result, a conductive resin layer 202 'is formed on the second oxide film 105, and a nonconductive resin layer 201' is formed on the conductive resin layer 202 '.

熱圧着を行った後、図20に示すように、基板100からベースフィルム200を剥離する。続いて、非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’に対して、120[℃]で1時間加熱する。すると、図21に示すように、非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’が、表面に第2の酸化膜105が形成された溝104に貼り付けられた状態となる。   After the thermocompression bonding, the base film 200 is peeled from the substrate 100 as shown in FIG. Subsequently, the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ are heated at 120 [° C.] for 1 hour. Then, as shown in FIG. 21, the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ are attached to the groove 104 having the second oxide film 105 formed on the surface.

続いて、図22に示すように、基板100上面の非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’を選択的に除去し、第2の酸化膜105を露出させる。非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’の選択的な除去は、例えば、公知の酸素プラズマを用いたエッチバック法により行うことができる。
非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’を選択的に除去した後の工程は、上述した第1の実施の形態で説明した図11以降の工程と同等である。なお、図11以降の工程では、非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’が第1の実施の形態における樹脂107に相当する構成となり、この非導電性樹脂層201’および導電性樹脂層202’をばね本体21として、このばね本体21の表面に導電層22が形成されるものとなる。
Subsequently, as shown in FIG. 22, the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ on the upper surface of the substrate 100 are selectively removed to expose the second oxide film 105. The selective removal of the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ can be performed by, for example, an etch-back method using a known oxygen plasma.
The process after selectively removing the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ is the same as the process after FIG. 11 described in the first embodiment. In the steps after FIG. 11, the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 202 ′ correspond to the resin 107 in the first embodiment, and the non-conductive resin layer 201 ′ and the conductive resin layer 201 ′ The resin layer 202 ′ is used as the spring body 21, and the conductive layer 22 is formed on the surface of the spring body 21.

以上説明したように、本実施の形態によれば、STP法によりばね2のばね本体21の表面に導電層22を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the conductive layer 22 is formed on the surface of the spring main body 21 of the spring 2 by the STP method, whereby a spring having a conductivity that is easy to manufacture and has a high yield. Can be realized.

アスペクト比が高いばねを作製する場合、一般的なスピン塗布では、気泡(ボイド)が入るため、溝への材料の充填が困難であった。また、CVDを用いた方法では、ターゲット材料がウエハ以外への領域にも飛散するため、材料コストが高くなったり、作製に時間がかかったりしていた。これに対して、本実施の形態では、STP法によりばね本体21の表面に導電層22を有するばね2を作製することにより、より容易にばね2を作製することができる。   When a spring having a high aspect ratio is manufactured, in general spin coating, bubbles (voids) enter, and therefore it is difficult to fill the groove with the material. Further, in the method using CVD, the target material is scattered also in the region other than the wafer, so that the material cost is high and the production takes time. On the other hand, in this embodiment, the spring 2 can be manufactured more easily by manufacturing the spring 2 having the conductive layer 22 on the surface of the spring body 21 by the STP method.

[第3の実施の形態]
次に、本発明に係る第3の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第1の実施の形態における基板100としてSOI(Silicon on Insulator)基板を用いるものである。したがって、本実施の形態において、第1の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. In the present embodiment, an SOI (Silicon on Insulator) substrate is used as the substrate 100 in the first embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same names and reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

<微小構造体の製造方法>
まず、SOI基板300を用意する(図23参照)。このSOI基板300は、シリコン基部301の上に、埋め込み絶縁層302を介して表面シリコン層303が形成された基板である。本実施の形態におけるSOI基板300の各層の厚さは、シリコン基部301が400[μm]、埋め込み絶縁層302が2[μm]、表面シリコン層303が25[μm]となっている。
<Method for manufacturing microstructure>
First, an SOI substrate 300 is prepared (see FIG. 23) . The SOI substrate 300 is a substrate in which a surface silicon layer 303 is formed on a silicon base 301 via a buried insulating layer 302. The thickness of each layer of the SOI substrate 300 in this embodiment is 400 [μm] for the silicon base 301, 2 [μm] for the buried insulating layer 302, and 25 [μm] for the surface silicon layer 303.

そして、SOI基板300を熱酸化することにより、SOI基板300の上面および下面に第1の酸化膜311,312を形成した後、図4を参照して説明した方法と同等の方法により、第1の酸化膜311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。続いて、図5を参照して説明した方法と同等の方法により、そのレジストパターンをマスクとして第1の酸化膜311をエッチングにより選択的に除去し、レジストパターンの開口部からSOI基板300のシリコン基部301を露出させる。   Then, the first oxide films 311 and 312 are formed on the upper surface and the lower surface of the SOI substrate 300 by thermally oxidizing the SOI substrate 300, and then the first method is performed by the same method as described with reference to FIG. A resist pattern having an opening formed at a desired position on the oxide film 311 is formed. Subsequently, the first oxide film 311 is selectively removed by etching using the resist pattern as a mask by a method equivalent to the method described with reference to FIG. 5, and the silicon of the SOI substrate 300 is opened from the opening of the resist pattern. The base 301 is exposed.

シリコン基部301を露出させた後、第1の酸化膜311をマスク、埋め込み絶縁層302をエッチストップ層としてシリコン基部301をエッチングし、図23に示すように、シリコン基部301に溝104を形成する。
シリコン基部301の除去は、例えばICP−RIEなど公知のDRIEにより行うことができる。
After the silicon base 301 is exposed, the silicon base 301 is etched using the first oxide film 311 as a mask and the buried insulating layer 302 as an etch stop layer, thereby forming a groove 104 in the silicon base 301 as shown in FIG. .
The removal of the silicon base 301 can be performed by a known DRIE such as ICP-RIE.

シリコン基部301をエッチングした後、図24に示すように、第1の酸化膜311,312をエッチングにより除去する。ここで、第1の酸化膜311,312は、例えば、緩衝フッ酸溶液によりウェットエッチングすることにより除去することができる。   After the silicon base 301 is etched, as shown in FIG. 24, the first oxide films 311 and 312 are removed by etching. Here, the first oxide films 311 and 312 can be removed, for example, by wet etching with a buffered hydrofluoric acid solution.

第1の酸化膜311,312を除去した後、図25に示すように、溝104内部を含むSOI基板300の上面および下面に第2の酸化膜314,315を形成する。本実施の形態では、SOI基板300を熱酸化することにより、厚さ2[μm]の第2の酸化膜314,315を形成する。
第2の酸化膜314,315形成した後の工程は、上述した第1の実施の形態で説明した図9以降の工程と同等である。
After removing the first oxide films 311 and 312, second oxide films 314 and 315 are formed on the upper and lower surfaces of the SOI substrate 300 including the inside of the trench 104, as shown in FIG. In this embodiment, the SOI substrate 300 is thermally oxidized to form second oxide films 314 and 315 having a thickness of 2 [μm].
The steps after the formation of the second oxide films 314 and 315 are equivalent to the steps after FIG. 9 described in the first embodiment.

以上説明したように、本実施の形態によれば、基板100としてSOI基板を用いてばね2のばね本体21の表面に導電層22を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高い導電性を有するばねを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, by using the SOI substrate as the substrate 100 and forming the conductive layer 22 on the surface of the spring main body 21 of the spring 2, the manufacturing process is easy and the conductivity is high. A spring having the property can be realized.

シリコン基板を用いて溝を形成する場合、DRIEのウエハ面内依存性が発生し、ウエハ内に微細構造を複数作製すると、マイクロローディング効果などの影響でウエハ内の位置により溝の深さが異なってしまう。これに対して、本実施の形態では、SOI基板300内の埋め込み絶縁層302をエッチストップ層とすることで、所望する深さの溝をより容易に形成できる。これにより、歩留まりを向上させることもできる。   When forming a groove using a silicon substrate, the dependency of DRIE on the wafer surface occurs, and if a plurality of fine structures are produced in the wafer, the depth of the groove varies depending on the position in the wafer due to the microloading effect and the like. End up. On the other hand, in this embodiment, a trench having a desired depth can be more easily formed by using the buried insulating layer 302 in the SOI substrate 300 as an etch stop layer. Thereby, a yield can also be improved.

[第4の実施の形態]
次に、本発明に係る第4の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第2の実施の形態において、上述した第3の実施の形態で説明した第2の酸化膜314,315が形成されたSOI基板300を用いるものである。したがって、本実施の形態において、第1〜第3の実施の形態と同等の構成については同じ名称および符号を付し、適宜説明を省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. Note that this embodiment uses the SOI substrate 300 in which the second oxide films 314 and 315 described in the third embodiment are formed in the second embodiment described above. Therefore, in the present embodiment, the same components and the same names as those in the first to third embodiments are denoted by the same names and reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate.

<微小構造体の製造方法>
まず、図25を参照して説明した第2の酸化膜314,315が形成されたSOI基板300に対して、図16,図17を参照して説明した非導電性樹脂層201および導電性樹脂層202が形成されたベースフィルム200を、図18,図19を参照して説明した方法と同等の方法により熱圧着した後、図26に示すように、ベースフィルム200を剥離する。
ベースフィルム200を剥離した後の工程は、上述した第2の実施の形態で説明した図21以降の工程と同等である。
<Method for manufacturing microstructure>
First, with respect to the SOI substrate 300 on which the second oxide films 314 and 315 described with reference to FIG. 25 are formed, the non-conductive resin layer 201 and the conductive resin described with reference to FIGS. The base film 200 on which the layer 202 is formed is thermocompression bonded by a method equivalent to the method described with reference to FIGS. 18 and 19, and then the base film 200 is peeled as shown in FIG.
The process after peeling the base film 200 is equivalent to the process after FIG. 21 demonstrated in 2nd Embodiment mentioned above.

以上説明したように、本実施の形態によれば、SOI基板を用いてSTP法でばね2のばね本体21の表面に導電層22を形成することにより、製造工程が容易で、歩留まりが高いばねを実現することができる。   As described above, according to the present embodiment, the conductive layer 22 is formed on the surface of the spring body 21 of the spring 2 by the STP method using the SOI substrate, so that the manufacturing process is easy and the yield is high. Can be realized.

特に、SOI基板を用いることにより、ばね2を高歩留まりで作製することができる。また、STP法を用いることにより、より容易に導電性を有するばね2を作製することができる。   In particular, the spring 2 can be manufactured with a high yield by using an SOI substrate. Further, by using the STP method, the spring 2 having conductivity can be manufactured more easily.

なお、第1〜第4の実施の形態において、ばね2のばね本体21が平面視矩形の環状の枠部21aと、この枠部21aに接続された一対の枠部材側梁部21bおよび一対の振動子側梁部21cとから構成される場合を例に説明したが、ばね本体21の形状はこれに限定されず適宜自由に設定できることは言うまでもない。   In the first to fourth embodiments, the spring body 21 of the spring 2 has a rectangular frame portion 21a having a rectangular shape in plan view, a pair of frame member side beam portions 21b connected to the frame portion 21a, and a pair of frames. Although the case where it was comprised from the vibrator side beam part 21c was demonstrated to the example, it cannot be overemphasized that the shape of the spring main body 21 is not limited to this but can be set freely suitably.

なお、第1〜第4の実施の形態では、微小構造体を発電素子の振動構造に適用する場合を例に説明したが、導電性を有するばね2を用いる微小構造体であれば各種装置に適用することができる。   In the first to fourth embodiments, the case where the microstructure is applied to the vibration structure of the power generation element has been described as an example. However, if the microstructure uses the spring 2 having conductivity, Can be applied.

本発明は、例えば発電素子など導電性を有するばねを用いた各種装置に適用することができる。   The present invention can be applied to various devices using a conductive spring such as a power generation element.

1…枠部材、2…ばね、3…振動子、21…ばね本体、21a…枠部、1b…枠部材側梁部、21c…振動子側梁部、22…導電層、100…基板、101,102…第2の酸化膜、103…レジストパターン、104…溝、105,106…第2の酸化膜、107…樹脂、108…レジストパターン、109…保持基板、110…導電層、200…ベースフィルム、201,201’…非導電性樹脂層、202,202’…導電性樹脂層、300…SOI基板、301…シリコン基部、302…埋め込み絶縁層、303…表面シリコン層、311,312…第2の酸化膜、314,315…第2の酸化膜。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Frame member, 2 ... Spring, 3 ... Vibrator, 21 ... Spring main body, 21a ... Frame part, 1b ... Frame member side beam part, 21c ... Vibrator side beam part, 22 ... Conductive layer, 100 ... Substrate, 101 , 102 ... second oxide film, 103 ... resist pattern, 104 ... groove, 105, 106 ... second oxide film, 107 ... resin, 108 ... resist pattern, 109 ... holding substrate, 110 ... conductive layer, 200 ... base Film, 201, 201 '... non-conductive resin layer, 202, 202' ... conductive resin layer, 300 ... SOI substrate, 301 ... silicon base, 302 ... buried insulating layer, 303 ... surface silicon layer, 311, 312 ... first 2 oxide films, 314, 315... Second oxide films.

Claims (3)

弾性材料からなるばね本体と、
このばね本体の表面に形成され、導電材料からなる導電層とを備え、
前記弾性材料は、
パレリン(登録商標)樹脂からなり、
前記導電材料は、
前記弾性材料よりもヤング率が低い、水分散ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンのいずれかからなる
ことを特徴とするばね。
A spring body made of an elastic material;
Formed on the surface of the spring body, and comprising a conductive layer made of a conductive material,
The elastic material is
Made of parelin (registered trademark) resin,
The conductive material is
A spring comprising any one of water-dispersed polythiophene derivatives, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, and polyacetylene having a Young's modulus lower than that of the elastic material.
振動子と、この振動子に一端が接続されたばねと、このばねの他端が接続された支持部とを備えた微小構造体であって、
前記ばねは、
請求項1記載のばねからなる
ことを特徴とする微小構造体。
A microstructure including a vibrator, a spring having one end connected to the vibrator, and a support having the other end connected to the spring,
The spring is
It consists of the spring of Claim 1. The micro structure characterized by the above-mentioned.
弾性材料からなるばね本体を形成するばね本体形成ステップと、
前記ばね本体の表面に導電層を形成する導電層形成ステップとを備え、
前記ばね本体形成ステップは、
フィルム上に塗布された非導電性の樹脂およびこの非導電性の樹脂上に塗布された導電性の樹脂を真空中で型に熱圧着し、この型に形成されている溝内に前記非導電性の樹脂および導電性の樹脂を埋め込むことによって、前記ばね本体を形成するステップを備え、
前記導電層形成ステップは、
前記ばね本体形成ステップの後、前記型に形成されている溝を除去して前記ばね本体を露出させ、この露出させたばね本体の表面に導電層を形成するステップを備え、
前記弾性材料は、
パレリン(登録商標)樹脂からなり、
前記導電材料は、
前記弾性材料よりもヤング率が低い、水分散ポリチオフェン誘導体、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレンのいずれかからなる
ことを特徴とするばねの製造方法。
A spring body forming step for forming a spring body made of an elastic material;
A conductive layer forming step of forming a conductive layer on the surface of the spring body,
The spring body forming step includes:
A non-conductive resin applied on the film and a conductive resin applied on the non-conductive resin are thermocompression bonded to a mold in a vacuum, and the non-conductive resin is formed in the groove formed in the mold. Forming the spring body by embedding a conductive resin and a conductive resin,
The conductive layer forming step includes
After the spring body forming step, the method includes the step of removing the groove formed in the mold to expose the spring body, and forming a conductive layer on the exposed surface of the spring body,
The elastic material is
Made of parelin (registered trademark) resin,
The conductive material is
A method for producing a spring, comprising a water-dispersed polythiophene derivative, polyaniline, polypyrrole, polythiophene, or polyacetylene having a Young's modulus lower than that of the elastic material.
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