JP7249597B2 - 発電素子の製造方法、及び、発電素子 - Google Patents
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Description
本発明の第2の態様によると、発電素子は、第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極を有する可動部とが設けられる素子基板と、前記第1電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第1接続部と、前記可動部に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第2接続部と、前記第2電極を挟んで設けられる第4電極及び第5電極と、前記第4電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第4接続部と、前記第5電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第5接続部と、前記素子基板が有する第3電極と、前記第3電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第3接続部と、を備え、前記第2電極は、前記第1電極及び前記第3電極の間に設けられ、前記第3接続部及び前記第4接続部は、それぞれ、前記素子基板の端部まで互いに異なる方向に延び、前記第3電極と前記第5電極とは、前記第3接続部及び前記第5接続部を介して接続される。
図1は、第1の実施の形態に係る発電素子の構成例を示す図である。発電素子(振動発電素子)10は、支持枠(支持部材)11と可動部12とを備え、後述するが、振動を利用して発電を行う。振動発電素子10は、例えば、シリコン基板やSOI(Silicon On Insulator)基板を基材として用い、MEMS技術を利用して製造される。振動発電素子10は、静電方式の発電素子であり、環境の振動のエネルギーを採取して電力を得る技術(エナジーハーベスティング)として利用可能である。
(1)発電素子の製造方法は、振動により発電する発電素子の製造方法であって、基板100を準備することと、第1電極(例えば第1固定電極16a)と、第1電極に対向する第2電極(可動電極13)を有する可動部12とを有する発電素子10を基板に複数形成することと、複数の発電素子の各々の第1電極を電気的に接続する第1接続部と、複数の発電素子の各々の第2電極を電気的に接続する第2接続部とを基板に形成することと、を含む。本実施の形態では、基板100に設けられた各発電素子10の可動電極13が接続部21、22及び配線85により接続され、各発電素子10の第1固定電極16aが接続部23及び配線86により接続される。このため、発電素子10外に設けたプローブ用パッドから各発電素子10の可動電極と固定電極の間に電圧を供給することが可能となる。発電素子10内にプローブ用パッドとして大きなパッドを配置する領域を確保する必要が無く、発電素子10の面積が増大することを抑制することができる。これにより、1つのウェハ当たりの発電素子10の取れ数を増やすことが可能となる。
図5は、変形例1に係る発電素子が形成されるウェハの一部の構成例を示す図である。接続部23は、第1部分23aから素子基板の端部に向かって左方向に延びる第3部分23cを有する。接続部24は、第1部分24aから左方向に延び、素子基板の端部に向かって上方向に延びる第3部分24cと、第1部分24aから素子基板の端部に向かって右方向に延びる第4部分24dとを有する。接続部25は、第1部分25aから右方向に延び、素子基板の端部に向かって下方向に延びる第3部分25cを有する。
図6は、変形例2に係る発電素子が形成されるウェハの一部の構成例を示す図である。接続部21は、第1部分21aから素子基板の端部に向かって上下方向に延びる第2部分21bを有する。接続部24は、第1部分24aから右方向に延び、接続部26の方に延びる第4部分24dを有する。接続部26は、第1部分26aから右方向に延び、接続部24の方に延びる第3部分26cを有する。
図7は、変形例3に係る発電素子が形成されるウェハの一部の構成例を示す図である。本変形例では、第2部分23bと第3部分24cと第2部分25bと第3部分26cは、振動発電素子10内において互いに電気的に接続される。複数の振動発電素子10のうちの下端の振動発電素子10の第2部分23bと第3部分24cと第2部分25bは、配線86を介して電極92に接続される。電極92は、ウェハ100に設けられた各振動発電素子10の各々の第1固定電極16a~第4固定電極16dと電気的に接続されることになる。
上述した実施の形態および変形例では、振動発電素子10が第1固定電極16a~第4固定電極16dを有する例について説明したが、振動発電素子10を、第3固定電極16c及び第4固定電極16dを有しない構成、或いは、第1固定電極16a及び第2固定電極16bを有しない構成としてもよい。
振動発電素子10を、1つの可動電極と1つの固定電極を有する構成としてもよい。図9は、変形例5に係る発電素子の構成例を示す図である。図9に示す例では、振動発電素子10は、可動電極13及び保持部18を有する可動部12と、固定電極16を有する支持部11とを備える。接続部27は、可動電極13に電気的に接続される第1部分27aと、第1部分27aから素子基板の端部10aに向かって右方向に延びる第2部分27bを含む。接続部28は、固定電極16に接続される第1部分28aと、第1部分28aから素子基板の端部10aに向かって左方向に延びる第2部分28bを含む。
上述した実施の形態および変形例では、本発明を発電素子に適用する例について説明したが、本発明は、他の素子や装置に適用することができる。本発明を、例えばアクチュエータ、センサに利用してもよい。
Claims (7)
- 振動により発電する発電素子の製造方法であって、
基板を準備することと、
第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極を有する可動部とを有する発電素子を前記基板に複数形成することと、
複数の前記発電素子の各々の前記第1電極を電気的に接続する第1接続部と、複数の前記発電素子の各々の前記第2電極を電気的に接続する第2接続部とを前記基板に形成することと、
前記第1接続部及び前記第2接続部の各々の前記発電素子の端部まで設けられる部分を除去することと、を含む、
発電素子の製造方法。 - 請求項1に記載の発電素子の製造方法において、
前記基板を加熱すると共に、前記第1接続部及び前記第2接続部に電圧を供給すること
を含む、発電素子の製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の発電素子の製造方法において、
前記発電素子は、第3電極を有し、
前記第2電極は、前記第1電極及び前記第3電極の間に設けられ、
前記第1接続部は、複数の前記発電素子の前記第1電極及び前記第3電極を電気的に接続する、発電素子の製造方法。 - 請求項3に記載の発電素子の製造方法において、
前記発電素子は、前記第2電極を挟んで設けられる第4電極及び第5電極を有し、
前記第1接続部は、複数の前記発電素子の前記第1電極及び前記第3電極及び前記第4電極及び前記第5電極を電気的に接続する、発電素子の製造方法。 - 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の発電素子の製造方法において、
前記基板から前記発電素子を切り出すことを含む、発電素子の製造方法。 - 振動により発電する発電素子であって、
第1電極と、前記第1電極に対向する第2電極を有する可動部とが設けられる素子基板と、
前記第1電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第1接続部と、
前記可動部に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第2接続部と、
前記第2電極を挟んで設けられる第4電極及び第5電極と、
前記第4電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第4接続部と、
前記第5電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第5接続部と、
前記素子基板が有する第3電極と、
前記第3電極に接続され、前記素子基板の端部まで設けられる第3接続部と、を備え、
前記第2電極は、前記第1電極及び前記第3電極の間に設けられ、
前記第3接続部及び前記第4接続部は、それぞれ、前記素子基板の端部まで互いに異なる方向に延び、
前記第3電極と前記第5電極とは、前記第3接続部及び前記第5接続部を介して接続される、
発電素子。 - 請求項6に記載の発電素子において、
前記第1電極と前記第4電極とは、前記第1接続部及び前記第4接続部を介して接続される発電素子。
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