JP7365996B2 - 振動発電素子およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、振動発電素子およびその製造方法に関する。
環境振動からエネルギーを収穫するエナジーハーベスティング技術の一つとして、ＭＥＭＳ(Micro Electro Mechanical Systems)振動素子である振動発電素子を用いて環境振動から発電を行う手法が知られている。
振動発電素子では、可動電極をカンチレバーのような弾性支持部で支持し、可動電極が固定電極に対して振動することで発電を行っている（特許文献１参照）。
振動発電素子では、可動電極をカンチレバーのような弾性支持部で支持し、可動電極が固定電極に対して振動することで発電を行っている（特許文献１参照）。
従来の振動発電素子においては、例えば、床面への落下等により大きな衝撃が与えられると、可動電極を支持する弾性支持部に大きな力が作用する恐れがあるという課題があった。
本発明の第１の態様による振動発電素子は、ベース部に固定されている固定電極と、前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、一端が前記ベース部に接続されるとともに他端が前記可動電極に接続され、前記可動電極を弾性的に支持する弾性支持部と、前記可動電極に固定され前記可動電極が振動する振動平面と直交する方向に離れて前記ベース部または前記ベース部に固定されている部材と対向する第１部材、および、前記ベース部に固定され前記振動平面と直交する方向に離れて前記可動電極または前記可動電極に固定されている部材と対向する第２部材の少なくとも一方と、を備える。
本発明の第２の態様による振動発電素子の製造方法は、ベース部に固定されている固定電極と、前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、一端が前記ベース部に接続されるとともに他端が前記可動電極に接続され、前記可動電極を弾性的に支持する弾性支持部と、前記可動電極に固定され前記可動電極が振動する振動平面と直交する方向に離れて前記ベース部と対向する第１部材、および、前記ベース部に固定され前記振動平面と直交する方向に離れて前記可動電極と対向する第２部材の少なくとも一方と、を備える振動発電素子を製造するための製造方法であって、第１層、第２層および第３層が設けられた基板を用意する第１工程と、前記基板の前記第１層の側から前記第１層の一部をエッチングして、前記固定電極、前記可動電極、前記弾性支持部および前記第２部材を形成する第２工程と、前記基板の前記第３層の側から前記第３層の一部をエッチングして、前記ベース部および前記第１部材を形成する第３工程と、前記第２工程および前記第３工程の終了後に、前記第２層の一部をエッチングして、前記第１部材と前記第２部材との分離、および、前記可動電極と前記ベース部との分離、の少なくとも一方を行う第４工程と、を備える。
本発明の第２の態様による振動発電素子の製造方法は、ベース部に固定されている固定電極と、前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、一端が前記ベース部に接続されるとともに他端が前記可動電極に接続され、前記可動電極を弾性的に支持する弾性支持部と、前記可動電極に固定され前記可動電極が振動する振動平面と直交する方向に離れて前記ベース部と対向する第１部材、および、前記ベース部に固定され前記振動平面と直交する方向に離れて前記可動電極と対向する第２部材の少なくとも一方と、を備える振動発電素子を製造するための製造方法であって、第１層、第２層および第３層が設けられた基板を用意する第１工程と、前記基板の前記第１層の側から前記第１層の一部をエッチングして、前記固定電極、前記可動電極、前記弾性支持部および前記第２部材を形成する第２工程と、前記基板の前記第３層の側から前記第３層の一部をエッチングして、前記ベース部および前記第１部材を形成する第３工程と、前記第２工程および前記第３工程の終了後に、前記第２層の一部をエッチングして、前記第１部材と前記第２部材との分離、および、前記可動電極と前記ベース部との分離、の少なくとも一方を行う第４工程と、を備える。
本発明によれば、ＭＥＭＳ振動発電素子に衝撃が加えられた際、弾性支持部に大きな力がはたらくことを防止できる。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、振動発電素子１の一例を説明する平面図である。図１および以降のいくつかの図では、デカルト座標系と呼ばれる右手系の直交座標系で、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の向きを表すものとする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、相互に直交する方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、後に詳述する可動電極が発電時に振動する平面と平行な方向であり、Ｚ方向は、上記振動する平面と直交する方向である。
図１は、振動発電素子１の一例を説明する平面図である。図１および以降のいくつかの図では、デカルト座標系と呼ばれる右手系の直交座標系で、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向の向きを表すものとする。Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、相互に直交する方向であり、Ｘ方向およびＹ方向は、後に詳述する可動電極が発電時に振動する平面と平行な方向であり、Ｚ方向は、上記振動する平面と直交する方向である。
振動発電素子１の材質はＳｉであり、例えば、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を用いて一般的なＭＥＭＳ加工技術により形成される。本実施形態の振動発電素子１は、一辺が１０～数１０ｍｍ程度の微小な発電素子である。このような発電素子は、例えば、工場内で稼働するコンプレッサー等の機械振動（環境振動）で発電し、モニタリング用のセンサや無線端末等に電力を供給するという用途で使用される。
本実施形態で用いるＳＯＩ基板は、図４（ａ）を参照して後述するように、下層であるＳｉの支持層と、中層であるＳｉＯ２の犠牲層と、上層であるＳｉの活性層とがＺ方向に積層された３層構造の基板である。
なお、振動発電素子１は、ＳＯＩ基板に限らずＳｉ基板等を用いて形成してもよい。
なお、振動発電素子１は、ＳＯＩ基板に限らずＳｉ基板等を用いて形成してもよい。
図１において、振動発電素子１は、ベース部２と、ベース部２の上に固定された４個の固定電極３と、固定電極３に対応して設けられる可動電極４と、可動電極４を弾性的に支持する４個の弾性支持部５と、ベース部２の上に固定されて４個の弾性支持部５を支持する２個の固定部６ａと、を備えている。図１では、ＳＯＩ基板の支持層が下層に設けられており、ベース部２は支持層に形成されている。４個の固定電極３、可動電極４、４個の弾性支持部５および、２個の固定部６ａは、いずれも上層の活性層に形成されている。
可動電極４は、図示左右両端の２個の固定部６ａに、４個の弾性支持部５を介して接続されている。各固定電極３には電極パッド３５が設けられ、図示右端側の固定部６ａにも電極パッド６５が設けられている。
可動電極４は、図示左右両端の２個の固定部６ａに、４個の弾性支持部５を介して接続されている。各固定電極３には電極パッド３５が設けられ、図示右端側の固定部６ａにも電極パッド６５が設けられている。
（固定電極および可動電極）
４個の固定電極３の各々は、Ｘ方向に延びる固定櫛歯３０がＹ方向に複数並ぶ櫛歯列を有している。可動電極４は、４個の固定電極３に対応する４個の可動櫛歯群４ａを有している。４個の可動櫛歯群４ａの各々は、Ｘ方向に延びる可動櫛歯４０がＹ方向に複数並ぶ櫛歯列を成している。固定電極３に形成された複数の固定櫛歯３０と、その固定電極３に対応する可動櫛歯群４ａの複数の可動櫛歯４０とは、静止状態（中立状態）においてＸ方向に所定の噛合長をもって、Ｙ方向に所定の隙間を介して互いに噛合するように配置されている。
４個の固定電極３の各々は、Ｘ方向に延びる固定櫛歯３０がＹ方向に複数並ぶ櫛歯列を有している。可動電極４は、４個の固定電極３に対応する４個の可動櫛歯群４ａを有している。４個の可動櫛歯群４ａの各々は、Ｘ方向に延びる可動櫛歯４０がＹ方向に複数並ぶ櫛歯列を成している。固定電極３に形成された複数の固定櫛歯３０と、その固定電極３に対応する可動櫛歯群４ａの複数の可動櫛歯４０とは、静止状態（中立状態）においてＸ方向に所定の噛合長をもって、Ｙ方向に所定の隙間を介して互いに噛合するように配置されている。
(弾性支持部)
弾性支持部５は、上述したように４個設けられている。可動電極４の図示右端部は、４個の弾性支持部５のうちの右側２個の弾性支持部５により支持され、可動電極４の図示左端部は、４個の弾性支持部５のうちの左側２個の弾性支持部５により支持されている。
各弾性支持部５は、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１を備えている。弾性支持部５に備わる４個のＭＥＭＳ弾性構造５１は、弾性支持部５を構成する結合部５２にそれぞれ接続されている。
弾性支持部５は、上述したように４個設けられている。可動電極４の図示右端部は、４個の弾性支持部５のうちの右側２個の弾性支持部５により支持され、可動電極４の図示左端部は、４個の弾性支持部５のうちの左側２個の弾性支持部５により支持されている。
各弾性支持部５は、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１を備えている。弾性支持部５に備わる４個のＭＥＭＳ弾性構造５１は、弾性支持部５を構成する結合部５２にそれぞれ接続されている。
例えば、図示左上の弾性支持部５に備わる４個のＭＥＭＳ弾性構造５１の場合、内側に配置された２個のＭＥＭＳ弾性構造５１の図示下端側が可動電極４に接続されるとともに、図示上端側が結合部５２に接続されている。
また、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの左端に配置されたＭＥＭＳ弾性構造５１の図示下端側がベース部２上に設けられた図示左端側の固定部６ａに接続されると共に、図示上端側が結合部５２に接続されている。
さらにまた、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの右端に配置されたＭＥＭＳ弾性構造５１の図示下端側がベース部２上に設けられた図示左上の固定部６ｂに接続されると共に、図示上端側が結合部５２に接続されている。
また、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの左端に配置されたＭＥＭＳ弾性構造５１の図示下端側がベース部２上に設けられた図示左端側の固定部６ａに接続されると共に、図示上端側が結合部５２に接続されている。
さらにまた、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの右端に配置されたＭＥＭＳ弾性構造５１の図示下端側がベース部２上に設けられた図示左上の固定部６ｂに接続されると共に、図示上端側が結合部５２に接続されている。
このように接続された４個のＭＥＭＳ弾性構造５１を備えた弾性支持部５は、バネとして機能する。すなわち、弾性支持部５を介して支持された可動電極４は、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの内側に配置された２個のＭＥＭＳ弾性構造５１により接続されている結合部５２に対してＸ方向に変位する一方、結合部５２は、４個のＭＥＭＳ弾性構造５１のうちの図示左右両端の２個のＭＥＭＳ弾性構造５１により接続されているベース部２に対してＸ方向に変位する。
図示右上、左下、右下の各弾性支持部５に備わる各４個のＭＥＭＳ弾性構造５１についても、上記図示左上の弾性支持部５に備わる４個のＭＥＭＳ弾性構造５１と同様の接続構造となっている。
図示右上、左下、右下の各弾性支持部５に備わる各４個のＭＥＭＳ弾性構造５１についても、上記図示左上の弾性支持部５に備わる４個のＭＥＭＳ弾性構造５１と同様の接続構造となっている。
固定櫛歯３０および可動櫛歯４０の少なくとも一方にはエレクトレットが形成されており、可動電極４の振動により固定櫛歯３０と可動櫛歯４０との噛合長が変化して発電が行われる。
なお、固定櫛歯３０および可動櫛歯４０のそれぞれにエレクトレットを形成してもよい。また、本明細書において、可動電極４は、弾性支持部５により保持され、弾性支持部５の変形により、可動櫛歯４０と一体的に振動方向（Ｘ方向）に振動する部材をいう。
なお、固定櫛歯３０および可動櫛歯４０のそれぞれにエレクトレットを形成してもよい。また、本明細書において、可動電極４は、弾性支持部５により保持され、弾性支持部５の変形により、可動櫛歯４０と一体的に振動方向（Ｘ方向）に振動する部材をいう。
可動電極４とベース部２とは、上述したようにバネとして機能する弾性支持部５によってバネ・マス共振系を構成する。外部からの振動が振動発電素子１に加わると、共振（正弦波振動の場合）や過渡応答（インパルス振動の場合）により各弾性支持部５のＭＥＭＳ弾性構造５１が変形して、可動電極４がＸ方向に振動する。固定櫛歯３０に対して可動櫛歯４０が振動すると誘導電流が発生し、これを電極パッド３５および６５から外部に取り出すことで発電素子として利用される。
上記の振動発電素子１において、例えば、振動発電素子１が床面に落下した場合のように、通常の環境振動に比べて大きな衝撃（例えば１００Ｇ程度）が振動発電素子１に与えられると、弾性支持部５に想定外の大きな力が加わるおそれがある。そのため、本実施の形態では、以下に説明するような保護機構が設けられる。
（Ｘ方向のストッパー）
図示した振動発電素子１において、発電時に可動電極４が振動する振動方向はＸ方向である。本実施形態では、図示右端側の固定部６ａを構成する活性層の一部をマイナスＸ方向に突出させた凸部６１を設けて、可動電極４がプラスＸ方向に大きく移動しようとする場合には凸部６１を可動電極４の図示右端部と接触させて可動電極４の移動を止めるストッパーの機能を持たせる。可動電極４が凸部６１に当接すると、これ以上可動電極４がプラスＸ方向に移動しないので、弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
図示した振動発電素子１において、発電時に可動電極４が振動する振動方向はＸ方向である。本実施形態では、図示右端側の固定部６ａを構成する活性層の一部をマイナスＸ方向に突出させた凸部６１を設けて、可動電極４がプラスＸ方向に大きく移動しようとする場合には凸部６１を可動電極４の図示右端部と接触させて可動電極４の移動を止めるストッパーの機能を持たせる。可動電極４が凸部６１に当接すると、これ以上可動電極４がプラスＸ方向に移動しないので、弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
また、図示左端側の固定部６ａを構成する活性層の一部をプラスＸ方向に突出させた凸部６２を設けて、可動電極４がマイナスＸ方向に大きく移動しようとする場合には凸部６２を可動電極４の図示左端部と接触させて可動電極４の移動を止めるストッパーの機能を持たせる。可動電極４が凸部６２に当接すると、これ以上可動電極４がマイナスＸ方向に移動しないので、弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
以上説明したように、本実施形態では凸部６１および凸部６２によりＸ方向のストッパーを構成する。凸部６１および凸部６２は、可動電極４の重心Ｏを通るＸ軸と平行な直線Ｐ１上に設けられている。
以上説明したように、本実施形態では凸部６１および凸部６２によりＸ方向のストッパーを構成する。凸部６１および凸部６２は、可動電極４の重心Ｏを通るＸ軸と平行な直線Ｐ１上に設けられている。
なお、上述したＭＥＭＳ弾性構造５１を有する弾性支持部５は、Ｙ方向におけるバネ定数がＸ方向におけるバネ定数に比べて十分大きい。換言すると、発電時に可動電極４が振動する平面において振動方向（Ｘ方向）と直交するＹ方向については、弾性支持部５を十分に硬くすることにより、可動電極４がプラスＹ方向、あるいはマイナスＹ方向に大きく移動することが抑えられている。
（Ｚ方向のストッパー）
次に、発電時に可動電極４が振動する平面と直交するＺ方向のストッパーについて説明する。図２（ａ）は、図１のうち破線Ｑ１で囲まれる付近を拡大した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面をマイナスＹ方向からプラス方向に見た模式図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ断面をマイナスＹ方向からプラス方向に見た模式図である。
本実施形態では、以下に説明する第１ストッパーおよび第２ストッパーによりＺ方向のストッパーを構成する。一点鎖線Ａ－Ａは、第１ストッパーを通り、Ｘ軸と平行な直線である。また、一点鎖線Ｂ－Ｂは、第２ストッパーを通り、Ｘ軸と平行な直線である。
次に、発電時に可動電極４が振動する平面と直交するＺ方向のストッパーについて説明する。図２（ａ）は、図１のうち破線Ｑ１で囲まれる付近を拡大した図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ断面をマイナスＹ方向からプラス方向に見た模式図であり、図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ断面をマイナスＹ方向からプラス方向に見た模式図である。
本実施形態では、以下に説明する第１ストッパーおよび第２ストッパーによりＺ方向のストッパーを構成する。一点鎖線Ａ－Ａは、第１ストッパーを通り、Ｘ軸と平行な直線である。また、一点鎖線Ｂ－Ｂは、第２ストッパーを通り、Ｘ軸と平行な直線である。
（第１ストッパー）
図２（ａ）および図２（ｂ）において、第１ストッパーは、活性層に形成されている固定部６ａのうちの破線で囲むＦ部および、固定部６ａの上記Ｆ部とＺ方向に対向するように支持層に形成された付加部２３に対応しており、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
図２（ａ）および図２（ｂ）において、第１ストッパーは、活性層に形成されている固定部６ａのうちの破線で囲むＦ部および、固定部６ａの上記Ｆ部とＺ方向に対向するように支持層に形成された付加部２３に対応しており、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
可動電極４のうちの上面視で付加部２３と重なる領域４３は、マイナスＺ方向から犠牲層３３を介して付加部２３と機械的に固定されている。付加部２３の図示右端は、固定部６ａの図示左端ＳよりもプラスＸ方向に延在する。
一方、活性層に形成されている固定部６ａは、マイナスＺ方向から犠牲層３２を介して、支持層に形成されているベース部２のうちの上面視で固定部６ａと重なる領域２０と機械的に固定されている。
一方、活性層に形成されている固定部６ａは、マイナスＺ方向から犠牲層３２を介して、支持層に形成されているベース部２のうちの上面視で固定部６ａと重なる領域２０と機械的に固定されている。
このように構成したので、可動電極４に接続された付加部２３の一部は、ベース部２と機械的に固定されている固定部６ａと上面視でＦ部において重なる。固定部６ａと付加部２３とは、静止状態（中立状態）においてＺ方向に間隔ｇの隙間を有して対向する。間隔ｇは１～５μｍ程度であり、犠牲層の厚さに相当する。
なお、固定部６ａのＦ部には、固定部６ａをＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈが設けられている。孔Ｈはリリースホールとも称される。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状であってもよい。
なお、固定部６ａのＦ部には、固定部６ａをＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈが設けられている。孔Ｈはリリースホールとも称される。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状であってもよい。
可動電極４（領域４３）がプラスＺ方向に距離ｇだけ移動して、可動電極４に接続された付加部２３がＦ部において固定部６ａに当接すると、これ以上可動電極４（領域４３）がプラスＺ方向に移動しないので、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
上述した第１ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通るＸ軸と平行な直線Ｐ１上に位置する。すなわち、図２（ａ）の一点鎖線Ａ－Ａは、直線Ｐ１と一致する。
上述した第１ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通るＸ軸と平行な直線Ｐ１上に位置する。すなわち、図２（ａ）の一点鎖線Ａ－Ａは、直線Ｐ１と一致する。
（第２ストッパー）
図２（ａ）および図２（ｃ）において、第２ストッパーは、支持層に形成されているベース部２のうちの破線で囲むＧ１部および、活性層に形成されている可動電極４のうちの上記Ｇ１部とＺ方向に対向する領域４４に対応しており、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
図２（ａ）および図２（ｃ）において、第２ストッパーは、支持層に形成されているベース部２のうちの破線で囲むＧ１部および、活性層に形成されている可動電極４のうちの上記Ｇ１部とＺ方向に対向する領域４４に対応しており、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
ベース部２のうちの領域２１は、可動電極４の図示右端ＲよりもマイナスＸ方向に延在する。このように構成したので、ベース部２の領域２１は、可動電極４の領域４４と上面視でＧ１部において重なる。可動電極４の領域４４とベース部２の領域２１とは、静止状態（中立状態）においてＺ方向に間隔ｇの隙間を有して対向する。間隔ｇは上述したように犠牲層の厚さに相当する。
なお、可動電極４の領域４４には、可動電極４をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
なお、可動電極４の領域４４には、可動電極４をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
可動電極４（領域４４）がマイナスＺ方向に距離ｇだけ移動して、可動電極４がＧ１部においてベース部２の領域２１に当接すると、これ以上可動電極４（領域４４）がマイナスＺ方向に移動しないので、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
上述した第２ストッパーは、図２（ａ）の一点鎖線Ａ－Ａに対して線対称の関係を有する２か所に設けられる。すなわち、説明したＧ１部と線Ａ－Ａに対して線対称の位置にあるＧ２部にも、Ｇ１部と同様の第２ストッパーが設けられる。
また、上述した第１ストッパーおよび第２ストッパーと同様のストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通るＹ軸と平行な直線Ｐ４に対して、破線Ｑ１内に示した位置と線対称の関係を有する破線Ｑ１Ａ内に示す位置にも設けられる。つまり、上述した第２ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ２上の左右２か所に配置されるとともに、可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ３上の左右２か所にも配置される。
（振動発電素子の製造方法）
以下、振動発電素子１の製造方法の一例について、図３および図４を参照して説明する。図３は、振動発電素子１の製造手順を例示するフローチャートである。図４（ａ）～図４（ｄ）は、製造段階の生成物を示す模式図である。図４（ａ）～図４（ｄ）は、それぞれが図２（ｂ）のＡ－Ａ断面図で例示する範囲に対応しており、わかりやすくするために活性層および支持層の断面をハッチングで示す。
以下、振動発電素子１の製造方法の一例について、図３および図４を参照して説明する。図３は、振動発電素子１の製造手順を例示するフローチャートである。図４（ａ）～図４（ｄ）は、製造段階の生成物を示す模式図である。図４（ａ）～図４（ｄ）は、それぞれが図２（ｂ）のＡ－Ａ断面図で例示する範囲に対応しており、わかりやすくするために活性層および支持層の断面をハッチングで示す。
（工程１）
図３のステップＳ１０において、作業者または製造装置は、図４（ａ）に示すＳＯＩ基板を用意する。
（工程２）
図３のステップＳ２０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の上層である活性層に対し、図４（ｂ）に図示した範囲において可動電極４および固定部６ａ等のパターンを形成するとともに、図４（ｂ）に図示していない範囲において固定電極３、可動電極４、弾性支持部５および固定部６ａ等のパターンを形成するため、ＳＦ６またはＣＦ４等のフッ素を含むガスを用いたＲＩＥ(Reactive Ion Etching)によりエッチングする。
図３のステップＳ１０において、作業者または製造装置は、図４（ａ）に示すＳＯＩ基板を用意する。
（工程２）
図３のステップＳ２０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の上層である活性層に対し、図４（ｂ）に図示した範囲において可動電極４および固定部６ａ等のパターンを形成するとともに、図４（ｂ）に図示していない範囲において固定電極３、可動電極４、弾性支持部５および固定部６ａ等のパターンを形成するため、ＳＦ６またはＣＦ４等のフッ素を含むガスを用いたＲＩＥ(Reactive Ion Etching)によりエッチングする。
具体的には、活性層全面に不図示のレジストを形成した上で、部分的にレジストを除去して開口部を形成する。開口部には、エッチング用の孔Ｈ（リリースホール）の開口も含む。レジストの除去は、例えば、露光および現像等を含むフォトリソグラフィ工程により行う。
そして、残したレジストをエッチングマスクとして活性層をエッチングすることにより、図４（ｂ）に示すように活性層をＺ方向に貫通するパターンを形成する。その後、ＳＰＭ（Sulfuric acid Peroxide Mixture）洗浄により残っているレジスト等を除去する。
なお、本実施形態では工程２にドライエッチを採用する例を説明するが、工程２にウェットエッチを採用してもよい。
そして、残したレジストをエッチングマスクとして活性層をエッチングすることにより、図４（ｂ）に示すように活性層をＺ方向に貫通するパターンを形成する。その後、ＳＰＭ（Sulfuric acid Peroxide Mixture）洗浄により残っているレジスト等を除去する。
なお、本実施形態では工程２にドライエッチを採用する例を説明するが、工程２にウェットエッチを採用してもよい。
（工程３）
ステップＳ３０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の下層である支持層に対し、図４（ｃ）に図示した範囲においてベース部２の領域２０および付加部２３等のパターンを形成するとともに、図４（ｃ）に図示していない範囲においてベース部２の領域２１等のパターンを形成するため、ステップＳ２０の場合と同様にＲＩＥによりエッチングする。
具体的には、支持層全面に不図示のレジストを形成した上で、部分的にレジストを除去し、開口部を形成する。レジストの除去は、活性層の場合と同様に、フォトリソグラフィ工程により行う。
そして、残したレジストをエッチングマスクとして支持層をエッチングすることにより、図４（ｃ）に示すように支持層をＺ方向に貫通するパターンを形成する。その後、ＳＰＭ洗浄により残っているレジスト等を除去する。
なお、本実施形態では工程３にドライエッチを採用する例を説明するが、工程３にウェットエッチを採用してもよい。
ステップＳ３０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の下層である支持層に対し、図４（ｃ）に図示した範囲においてベース部２の領域２０および付加部２３等のパターンを形成するとともに、図４（ｃ）に図示していない範囲においてベース部２の領域２１等のパターンを形成するため、ステップＳ２０の場合と同様にＲＩＥによりエッチングする。
具体的には、支持層全面に不図示のレジストを形成した上で、部分的にレジストを除去し、開口部を形成する。レジストの除去は、活性層の場合と同様に、フォトリソグラフィ工程により行う。
そして、残したレジストをエッチングマスクとして支持層をエッチングすることにより、図４（ｃ）に示すように支持層をＺ方向に貫通するパターンを形成する。その後、ＳＰＭ洗浄により残っているレジスト等を除去する。
なお、本実施形態では工程３にドライエッチを採用する例を説明するが、工程３にウェットエッチを採用してもよい。
（工程４）
ステップＳ４０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の中層である犠牲層を、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いたウェットエッチングにより除去する。ＢＨＦにより、上述した工程２および工程３によって犠牲層の上側（活性層側）および下側（支持層側）の少なくとも一方が露出している領域の犠牲層がエッチングされ、図４（ｄ）に示すように活性層のみまたは支持層のみが残される。上述した工程２および工程３の後に、上側（活性層側）および下側（支持層側）のいずれも露出しない領域の犠牲層は、ウェットエッチング後も残って活性層と支持層を機械的に固定する状態を維持する（犠牲層３２、３３および３４）。
ステップＳ４０において、作業者または製造装置は、ＳＯＩ基板の中層である犠牲層を、ＢＨＦ（バッファードフッ酸）を用いたウェットエッチングにより除去する。ＢＨＦにより、上述した工程２および工程３によって犠牲層の上側（活性層側）および下側（支持層側）の少なくとも一方が露出している領域の犠牲層がエッチングされ、図４（ｄ）に示すように活性層のみまたは支持層のみが残される。上述した工程２および工程３の後に、上側（活性層側）および下側（支持層側）のいずれも露出しない領域の犠牲層は、ウェットエッチング後も残って活性層と支持層を機械的に固定する状態を維持する（犠牲層３２、３３および３４）。
ここで、工程２および工程３の後に犠牲層の上側（活性層側）および下側（支持層側）の双方が露出していなくても、上層である活性層にエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている領域に対応する犠牲層は、リリースホールを介してエッチングされる。本実施形態では、Ｆ部に対応する犠牲層、および、図示していない範囲においてＧ１部およびＧ２部に対応する犠牲層が、リリースホールを介してエッチングされる。このようなエッチング手法により、固定部６ａのうちＦ部に対応する領域がプラスＸ方向に延在する付加部２３と分離されるとともに、図示していない範囲においてＧ１部およびＧ２部に対応する可動電極４が、マイナスＸ方向に延在するベース部２の領域２１等と分離される。
なお、本実施形態では工程４にウェットエッチを採用する例を説明するが、工程４にドライエッチを採用してもよい。
なお、本実施形態では工程４にウェットエッチを採用する例を説明するが、工程４にドライエッチを採用してもよい。
（工程５）
上記工程１から工程４に例示した手順により、エレクトレット未形成の振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体が形成される。工程５としてのステップＳ５０において、作業者または製造装置は、公知のエレクトレット形成処理（例えば、特開２０１４－５０１９６号公報に記載の形成処理）により、固定電極３および／または可動電極４にエレクトレットを形成する。
以上説明した工程１から工程５により、振動発電素子１が製造される。
上記工程１から工程４に例示した手順により、エレクトレット未形成の振動発電素子１のＭＥＭＳ加工体が形成される。工程５としてのステップＳ５０において、作業者または製造装置は、公知のエレクトレット形成処理（例えば、特開２０１４－５０１９６号公報に記載の形成処理）により、固定電極３および／または可動電極４にエレクトレットを形成する。
以上説明した工程１から工程５により、振動発電素子１が製造される。
以上説明した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。
（１）振動発電素子１は、ベース部２に固定されている固定電極３と、固定電極３に対して移動可能な可動電極４と、一端がベース部２に接続されるとともに他端が可動電極４に接続され、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５と、可動電極４に固定され可動電極４が振動する振動平面（ＸＹ平面）と直交するＺ方向に離れてベース部２に固定されている固定部６ａと対向する、第１部材として第１ストッパーを構成する付加部２３、および、ベース部２に固定されＺ方向に離れて可動電極４に固定されている付加部２３と対向する、第２部材として第１ストッパーを構成する固定部６ａを備える。
このように構成したので、例えば可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、可動電極４に固定された付加部２３がベース部２に固定された固定部６ａ（Ｆ部）に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（１）振動発電素子１は、ベース部２に固定されている固定電極３と、固定電極３に対して移動可能な可動電極４と、一端がベース部２に接続されるとともに他端が可動電極４に接続され、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５と、可動電極４に固定され可動電極４が振動する振動平面（ＸＹ平面）と直交するＺ方向に離れてベース部２に固定されている固定部６ａと対向する、第１部材として第１ストッパーを構成する付加部２３、および、ベース部２に固定されＺ方向に離れて可動電極４に固定されている付加部２３と対向する、第２部材として第１ストッパーを構成する固定部６ａを備える。
このように構成したので、例えば可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、可動電極４に固定された付加部２３がベース部２に固定された固定部６ａ（Ｆ部）に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（２）上記（１）の振動発電素子１は、ベース部２から延在しＺ方向に離れて可動電極４と対向する、第２部材として第２ストッパーを構成するベース部２の領域２１を備える。このように構成したので、例えば可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、ベース部２から延在する領域２１（Ｇ１部）が、可動電極４の領域４４に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（３）上記（１）の振動発電素子１において、第１部材としての付加部２３および第２部材としての固定部６ａがＦ部においてＺ方向に離れて対向するので、可動電極４が付加部２３および固定部６ａ間の間隔ｇよりも大きく移動することを防止できる。
（４）上記（２）の振動発電素子１において、第２部材としてのベース部２の領域２１は、ベース部２から、振動平面（ＸＹ平面）と平行で可動電極４に近づくマイナスＸ方向に延在し、Ｚ方向に離れて可動電極４（領域４４）と対向する。このように構成したので、可動電極４が可動電極４およびベース部２間の間隔ｇよりも大きく移動することを防止できる。
（５）上記（１）または（３）の振動発電素子１において、可動電極４、固定電極３、弾性支持部５および、第２部材としての固定部６ａは、活性層、犠牲層および支持層が設けられたＳＯＩ基板の活性層に形成され、ベース部２および第１部材としての付加部２３は、ＳＯＩ基板の支持層に形成されている。このように構成したので、それぞれ異なる層に離れて形成された第１部材および第２部材を備えることができる。
（６）上記（５）の振動発電素子１において、第１部材としての付加部２３は、犠牲層を介して可動電極４に固定され、第２部材としての固定部６ａは、犠牲層を介してベース部２に固定されている。このように構成したので、可動電極４およびベース部２に対してそれぞれ固定された付加部２３および固定部６ａを備えることができる。
（７）上記（１）の振動発電素子１において、第１ストッパーを構成する付加部２３および固定部６ａ（Ｆ部）は、それぞれ上面視で可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ１上であって可動電極４の振動方向（Ｘ方向）の両端部（破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａで示す範囲内）に設けられる。また、第２ストッパーを構成する可動電極４（領域４４）およびベース部２の領域２１（Ｇ１部）は、それぞれ上面視で可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ２及びＰ３上であって可動電極４の振動方向（Ｘ方向）の両端部（破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａで示す範囲内）に設けられる。
このように構成したので、第１ストッパー、第２ストッパーを設けたことによって可動電極４の重心Ｏの位置が変わらないので、可動電極４の振動特性が損なわれない。
このように構成したので、第１ストッパー、第２ストッパーを設けたことによって可動電極４の重心Ｏの位置が変わらないので、可動電極４の振動特性が損なわれない。
（８）上述した振動発電素子１の製造方法において、第１層としての活性層、第２層としての犠牲層および第３層としての支持層が設けられたＳＯＩ基板を用意する第１工程と、ＳＯＩ基板の活性層の側から活性層の一部をエッチングして、固定電極３、可動電極４、弾性支持部５および第２部材を形成する第２工程と、ＳＯＩ基板の支持層の側から支持層の一部をエッチングして、ベース部２および第１部材を形成する第３工程と、第２工程および第３工程の終了後に、犠牲層の一部をエッチングして、第１部材と第２部材との分離、および、可動電極４とベース部２との分離、の少なくとも一方を行う第４工程と、を備える。
このように構成したので、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合において互いに当接する付加部２３および固定部６ａ（Ｆ部）、および、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合において互いに当接する可動電極４（領域４４）およびベース部２の領域２１（Ｇ１部）を、適切に形成することができる。
このように構成したので、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合において互いに当接する付加部２３および固定部６ａ（Ｆ部）、および、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合において互いに当接する可動電極４（領域４４）およびベース部２の領域２１（Ｇ１部）を、適切に形成することができる。
（９）上記（８）の振動発電素子１の製造方法において、可動電極４および第１部材としての付加部２３は、第４工程で残される犠牲層を介して一体に形成され、ベース部２および第２部材としての固定部６ａは、第４工程で残される犠牲層を介して一体に形成される。
このように構成したので、各部を適切に形成することができる。
このように構成したので、各部を適切に形成することができる。
（１０）上記（９）の振動発電素子１の製造方法において、第４工程は、第２工程により活性層が除去された領域と、第３工程により支持層が除去された領域と、対向する対向領域（Ｆ部、Ｇ１部）と、においてそれぞれ犠牲層を除去する。
このように構成したので、各部を適切に形成することができる。
このように構成したので、各部を適切に形成することができる。
（変形例）
Ｚ方向のストッパーとしての第１ストッパーおよび第２ストッパーを配置する位置を、図１において例示した破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａ内に示す位置と異なる位置に配置してもよい。図５は、上記実施形態の変形例の振動発電素子１Ａを説明する平面図である。図５において、図１に例示した振動発電素子と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略する。図５の振動発電素子１Ａは、図１の振動発電素子１と比べて、破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａ内に示す位置の代わりに、破線Ｑ２および破線Ｑ２Ａ内に示す位置に第１ストッパーおよび第２ストッパーが設けられる点が相違する。すなわち、変形例では、以下に説明する第１ストッパーおよび第２ストッパーによりＺ方向のストッパーを構成する。
Ｚ方向のストッパーとしての第１ストッパーおよび第２ストッパーを配置する位置を、図１において例示した破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａ内に示す位置と異なる位置に配置してもよい。図５は、上記実施形態の変形例の振動発電素子１Ａを説明する平面図である。図５において、図１に例示した振動発電素子と同様の構成には、同じ符号を付して説明を省略する。図５の振動発電素子１Ａは、図１の振動発電素子１と比べて、破線Ｑ１および破線Ｑ１Ａ内に示す位置の代わりに、破線Ｑ２および破線Ｑ２Ａ内に示す位置に第１ストッパーおよび第２ストッパーが設けられる点が相違する。すなわち、変形例では、以下に説明する第１ストッパーおよび第２ストッパーによりＺ方向のストッパーを構成する。
図６（ａ）は、図５のうち破線Ｑ２で囲まれる付近を拡大した図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ断面をプラスＸ方向からマイナス方向に見た模式図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ－Ｂ断面をプラスＸ方向からマイナス方向に見た模式図である。一点鎖線Ａ－Ａは、第１ストッパーを通り、Ｙ軸と平行な直線である。また、一点鎖線Ｂ－Ｂは、第２ストッパーを通り、Ｙ軸と平行な直線である。
（第１ストッパー）
図６（ａ）および図６（ｂ）において、第１ストッパーは、活性層に形成されている第１の付加部４７のうちの破線で囲むＪ部および、活性層の上記Ｊ部とＺ方向に対向するように支持層に形成された第２の付加部２４に対応しており、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
図６（ａ）および図６（ｂ）において、第１ストッパーは、活性層に形成されている第１の付加部４７のうちの破線で囲むＪ部および、活性層の上記Ｊ部とＺ方向に対向するように支持層に形成された第２の付加部２４に対応しており、可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
第１の付加部４７は、マイナスＺ方向から犠牲層３６を介して、支持層に形成されているベース部２のうちの、上面視で第１の付加部４７と重なる領域２５と機械的に固定されている。
一方、可動電極４のうちの上面視で第２の付加部２４と重なる領域４５は、マイナスＺ方向から犠牲層３５を介して、支持層に形成された第２の付加部２４と機械的に固定されている。第２の付加部２４の図示右端は、第１の付加部４７の図示左端よりもプラスＹ方向に延在する。
一方、可動電極４のうちの上面視で第２の付加部２４と重なる領域４５は、マイナスＺ方向から犠牲層３５を介して、支持層に形成された第２の付加部２４と機械的に固定されている。第２の付加部２４の図示右端は、第１の付加部４７の図示左端よりもプラスＹ方向に延在する。
このように構成したので、可動電極４に接続された第２の付加部２４の一部は、ベース部２と機械的に固定されている第１の付加部４７と上面視でＪ部において重なる。第１の付加部４７と第２の付加部２４とは、静止状態（中立状態）においてＺ方向に間隔ｇの隙間を有して対向する。間隔ｇは１～５μｍ程度であり、犠牲層の厚さに相当する。
なお、第１の付加部４７のＪ部には、第１の付加部４７をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
なお、第１の付加部４７のＪ部には、第１の付加部４７をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
可動電極４（領域４５）がプラスＺ方向に距離ｇだけ移動して、可動電極４に接続された第２の付加部２４がＪ部において第１の付加部４７に当接すると、これ以上可動電極４（領域４５）がプラスＺ方向に移動しないので、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（第２ストッパー）
図６（ａ）および図６（ｃ）において第２ストッパーは、支持層に形成されているベース部２のうちの破線で囲むＫ部および、活性層に形成されている可動電極４のうちの上記Ｋ部とＺ方向に対向する領域４６に対応しており、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
図６（ａ）および図６（ｃ）において第２ストッパーは、支持層に形成されているベース部２のうちの破線で囲むＫ部および、活性層に形成されている可動電極４のうちの上記Ｋ部とＺ方向に対向する領域４６に対応しており、可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合に可動電極４の移動を制限する機能を有する。
ベース部２のうちの領域２６は、可動電極４の上記領域４６の図示右端よりもマイナスＹ方向に延在する。さらに、活性層に形成されている可動電極４の領域４６は、ベース部２の上記領域２６の図示左端よりもプラスＹ方向に延在する。
このように構成したので、可動電極４の領域４６は、ベース部２の領域２６と上面視でＫ部において重なる。可動電極４（領域４６）とベース部２（領域２６）とは、静止状態（中立状態）においてＺ方向に間隔ｇの隙間を有して対向する。間隔ｇは上述したように犠牲層の厚さに相当する。
なお、活性層の領域４６には、活性層をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
このように構成したので、可動電極４の領域４６は、ベース部２の領域２６と上面視でＫ部において重なる。可動電極４（領域４６）とベース部２（領域２６）とは、静止状態（中立状態）においてＺ方向に間隔ｇの隙間を有して対向する。間隔ｇは上述したように犠牲層の厚さに相当する。
なお、活性層の領域４６には、活性層をＺ方向に貫通する複数のエッチング用の孔Ｈ（リリースホール）が設けられている。リリースホールの数および形状は、図示した数および丸形状でなくてもよく、形状は楕円形状でも矩形状でもよい。
可動電極４（領域４６）がマイナスＺ方向に距離ｇだけ移動して、Ｋ部において可動電極４が支持層２６に当接すると、これ以上可動電極４（領域４６）がマイナスＺ方向に移動しないので、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
上述した第１ストッパーと第２ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通るＹ軸と平行な直線Ｐ４に対して、略等距離の位置に設けられる。すなわち、説明した線Ａ－Ａおよび線Ｂ－Ｂは、振動発電素子１Ａにおいて直線Ｐ４と平行、かつ、直線Ｐ４から等距離である。
また、変形例において説明した第１ストッパーおよび第２ストッパーと同様のストッパーは、可動電極４の重心Ｏに対して、破線Ｑ２内に示した位置と点対称の関係を有する破線Ｑ２Ａ内に示す位置にも設けられる。つまり、上述した第１ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ５上の上下２か所に配置されるとともに、上述した第２ストッパーは、可動電極４の重心Ｏを通る直線Ｐ６上の上下２か所にも配置される。
振動発電素子１Ａの製造方法は、振動発電素子１の製造方法と同様である。そのため、振動発電素子１Ａの製造方法についての説明は省略する。
振動発電素子１Ａの製造方法は、振動発電素子１の製造方法と同様である。そのため、振動発電素子１Ａの製造方法についての説明は省略する。
以上説明した変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
（１）振動発電素子１Ａは、ベース部２に固定されている固定電極３と、固定電極３に対して移動可能な可動電極４と、一端がベース部２に接続されるとともに他端が可動電極４に接続され、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５と、可動電極４に固定され可動電極４が振動する振動平面（Ｘ-Ｙ平面）と直交するＺ方向に離れてベース部２に固定されている付加部４７と対向する、第１部材として第１ストッパーを構成する付加部２４、および、ベース部２に固定されＺ方向に離れて可動電極４に固定されている付加部２４と対向する、第２部材として第１ストッパーを構成する付加部４７を備える。
このように構成したので、例えば可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、可動電極４に固定された付加部２４がベース部２に固定された付加部４７（Ｊ部）に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（１）振動発電素子１Ａは、ベース部２に固定されている固定電極３と、固定電極３に対して移動可能な可動電極４と、一端がベース部２に接続されるとともに他端が可動電極４に接続され、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５と、可動電極４に固定され可動電極４が振動する振動平面（Ｘ-Ｙ平面）と直交するＺ方向に離れてベース部２に固定されている付加部４７と対向する、第１部材として第１ストッパーを構成する付加部２４、および、ベース部２に固定されＺ方向に離れて可動電極４に固定されている付加部２４と対向する、第２部材として第１ストッパーを構成する付加部４７を備える。
このように構成したので、例えば可動電極４がプラスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、可動電極４に固定された付加部２４がベース部２に固定された付加部４７（Ｊ部）に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（２）上記（１）の振動発電素子１Ａは、ベース部２から延在しＺ方向に離れて可動電極４と対向する、第２部材として第２ストッパーを構成するベース部２の領域２６を備える。このように構成したので、例えば可動電極４がマイナスＺ方向に大きく移動しようとする場合には、ベース部２から延在する領域２６（Ｋ部）が、可動電極４の領域４６に当たって可動電極４の移動を制限する。これにより、可動電極４を弾性的に支持する弾性支持部５に想定外の大きな力が加わることが防止される。
（３）上記（１）の振動発電素子１Ａにおいて、第１部材としての付加部２４および第２部材としての付加部４７がＪ部においてＺ方向に離れて対向するので、可動電極４が付加部２４および付加部４７間の間隔ｇよりも大きく移動することを防止できる。
（４）上記（２）の振動発電素子１Ａにおいて、第２部材としてのベース部２の領域２６は、ベース部２から、振動平面（Ｘ-Ｙ平面）と平行で可動電極４に近づくマイナスＹ方向に延在し、Ｚ方向に離れて可動電極４と対向する。このように構成したので、可動電極４が可動電極４およびベース部２間の間隔ｇよりも大きく移動することを防止できる。
（５）上記（２）の振動発電素子１Ａにおいて、第１部材としての可動電極４の領域４６は、可動電極４から、振動平面と平行でベース部２に近づくプラスＹ方向に延在し、ベース部２（領域２６）と対向する。このように構成したので、可動電極４が可動電極４およびベース部２間の間隔ｇよりも大きく移動することを防止できる。
以上で説明した実施形態においては、基板として、Ｓｉの支持層と、ＳｉＯ２の犠牲層と、Ｓｉの活性層とを有する基板（ＳＯＩ基板）を用いるとしたが、基板はＳＯＩ基板に限られるものではない。基板は、活性層としての第１層と、犠牲層としての第２層と、支持層としての第３層とが積層され、第２層の耐エッチング特性が、第１層および第３層の耐エッチング特性と異なる基板であれば良い。このうち、第２層または第３層は、絶縁性の材料からなる層であっても良い。
一例として、基板は、サファイヤの第３層の上に、ＳｉＯ２の第２層、およびＳｉの第１層が形成されたものであっても良い。他の例として、金属の第３層の上に、酸化金属の第２層、および金属の第１層が形成されたものであっても良い。
一例として、基板は、サファイヤの第３層の上に、ＳｉＯ２の第２層、およびＳｉの第１層が形成されたものであっても良い。他の例として、金属の第３層の上に、酸化金属の第２層、および金属の第１層が形成されたものであっても良い。
また、上述したエッチングプロセスで使用するガス等は、一例であって、他のガスを使用しても良い。
上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。実施形態における種々の部分の数および形状等は例示であって、他の任意の数および任意の形状でも良い。
また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も、本発明の範囲内に含まれる。
また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。
さらに、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も、本発明の範囲内に含まれる。
１，１Ａ…振動発電素子、２…ベース部、３…固定電極、４…可動電極、５…弾性支持部，６ａ，６ｂ…固定部、２０，２１，２５，２６，４３，４４，４５，４６，Ｆ，Ｇ１，Ｇ２，Ｊ，Ｋ…領域、２３，２４，４７…付加部、３２，３３，３４，３５，３６…犠牲層
Claims (10)
- ベース部に固定されている固定電極と、
前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、
一端が前記ベース部に接続されるとともに他端が前記可動電極に接続され、前記可動電極を弾性的に支持する弾性支持部と、
前記可動電極に固定され前記可動電極が振動する振動平面と直交する方向に離れて前記ベース部または前記ベース部に固定されている部材と対向する第１部材、および、前記ベース部に固定され前記振動平面と直交する方向に離れて前記可動電極または前記可動電極に固定されている部材と対向する第２部材の少なくとも一方と、
を備え、
前記第１部材は、前記可動電極から、前記振動平面と平行で前記ベース部に近づく方向に延在し、前記ベース部と対向する、振動発電素子。 - 請求項１に記載の振動発電素子において、
前記第１部材の少なくとも一部と、前記第２部材の少なくとも一部とは、前記振動平面と直交する方向に離れて対向する、振動発電素子。 - 請求項１に記載の振動発電素子において、
前記第２部材は、前記ベース部から、前記振動平面と平行で前記可動電極に近づく方向に延在し、前記可動電極と対向する、振動発電素子。 - 請求項１または２に記載の振動発電素子において、
前記可動電極、前記固定電極、前記弾性支持部および前記第２部材は、第１層、第２層および第３層が設けられた基板の前記第１層に形成され、
前記ベース部および前記第１部材は、前記基板の前記第３層に形成されている振動発電素子。 - 請求項４に記載の振動発電素子において、
前記第１部材は、前記第２層を介して前記可動電極に固定され、
前記第２部材は、前記第２層を介して前記ベース部に固定されている、振動発電素子。 - 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の振動発電素子において、
前記第１部材および前記第２部材は、それぞれ上面視で前記可動電極の重心を通る直線上であって前記可動電極の振動方向の両端部に設けられる、振動発電素子。 - 請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の振動発電素子において、
前記第１部材および前記第２部材は、それぞれ上面視で前記可動電極の重心を通る直線上であって前記可動電極の振動方向と直交する方向の両端部に設けられる、振動発電素子。 - ベース部に固定されている固定電極と、前記固定電極に対して移動可能な可動電極と、
一端が前記ベース部に接続されるとともに他端が前記可動電極に接続され、前記可動電極を弾性的に支持する弾性支持部と、前記可動電極に固定され前記可動電極が振動する振動平面と直交する方向に離れて前記ベース部と対向する第１部材、および、前記ベース部に固定され前記振動平面と直交する方向に離れて前記可動電極と対向する第２部材の少なくとも一方と、を備える振動発電素子を製造するための製造方法であって、
第１層、第２層および第３層が設けられた基板を用意する第１工程と、
前記基板の前記第１層の側から前記第１層の一部をエッチングして、前記固定電極、前記可動電極、前記弾性支持部および前記第２部材を形成する第２工程と、
前記基板の前記第３層の側から前記第３層の一部をエッチングして、前記ベース部および前記第１部材を形成する第３工程と、
前記第２工程および前記第３工程の終了後に、前記第２層の一部をエッチングして、前記第１部材と前記第２部材との分離、および、前記可動電極と前記ベース部との分離、の少なくとも一方を行う第４工程と、
を備える、振動発電素子の製造方法。 - 請求項８に記載の振動発電素子の製造方法において、
前記可動電極および前記第１部材は、前記第４工程で残される前記第２層を介して一体に形成され、
前記ベース部および前記第２部材は、前記第４工程で残される前記第２層を介して一体に形成される、振動発電素子の製造方法。 - 請求項９に記載の振動発電素子の製造方法において、
前記第４工程は、前記第２工程により前記第１層が除去された領域と、前記第３工程により前記第３層が除去された領域と、前記対向する対向領域と、においてそれぞれ前記第２層を除去する、振動発電素子の製造方法。
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