JPH04336476A - 微小駆動機構およびその製造方法 - Google Patents
微小駆動機構およびその製造方法Info
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- JPH04336476A JPH04336476A JP3107708A JP10770891A JPH04336476A JP H04336476 A JPH04336476 A JP H04336476A JP 3107708 A JP3107708 A JP 3107708A JP 10770891 A JP10770891 A JP 10770891A JP H04336476 A JPH04336476 A JP H04336476A
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Landscapes
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、静電力を利用して駆
動させられる微小駆動機構およびその製造方法に関する
。
動させられる微小駆動機構およびその製造方法に関する
。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】集積
回路製作のための技術を利用して、基板上に微小な機械
システムを形成するマイクロマシニング技術が注目され
ている。このような技術は、たとえば、電学誌、１１０
巻７５、平成２年、ｐ５７１〜５７４に紹介されている
。微小な機械システムすなわち微小駆動機構は、たとえ
ばシリコン結晶を材料として数ミクロンから１ｍｍ程度
の大きさのものが研究されており、その駆動には、圧電
、熱膨張および静電力等が用いられる。圧電を利用した
ものの中には、走査型トンネル顕微鏡のピエゾ薄膜によ
る圧電を用いた針のように実用化されているものも存在
する。
回路製作のための技術を利用して、基板上に微小な機械
システムを形成するマイクロマシニング技術が注目され
ている。このような技術は、たとえば、電学誌、１１０
巻７５、平成２年、ｐ５７１〜５７４に紹介されている
。微小な機械システムすなわち微小駆動機構は、たとえ
ばシリコン結晶を材料として数ミクロンから１ｍｍ程度
の大きさのものが研究されており、その駆動には、圧電
、熱膨張および静電力等が用いられる。圧電を利用した
ものの中には、走査型トンネル顕微鏡のピエゾ薄膜によ
る圧電を用いた針のように実用化されているものも存在
する。
【０００３】一方、静電力により駆動される機構は、た
とえば、基板に誘電層を介して導電性の駆動層が形成さ
れた構造を有している。基板と駆動層の間に十分大きな
静電力を発生させるためには、１００〜３００Ｖ程度の
電圧が必要とされる。しかし、このような高電圧を基板
と駆動層に直接印加することは困難であるため、従来、
電圧の印加は、たとえば、高耐圧ＦＥＴによるスイッチ
ング機構を介して行なわれていた。このため、静電力を
利用して駆動される従来の微小駆動機構は、電圧の印加
に必要な機構が複雑となっていた。
とえば、基板に誘電層を介して導電性の駆動層が形成さ
れた構造を有している。基板と駆動層の間に十分大きな
静電力を発生させるためには、１００〜３００Ｖ程度の
電圧が必要とされる。しかし、このような高電圧を基板
と駆動層に直接印加することは困難であるため、従来、
電圧の印加は、たとえば、高耐圧ＦＥＴによるスイッチ
ング機構を介して行なわれていた。このため、静電力を
利用して駆動される従来の微小駆動機構は、電圧の印加
に必要な機構が複雑となっていた。
【０００４】この発明の目的は、電圧の印加に必要な機
構を単純なものにして、より簡単な構造で駆動が可能な
微小駆動機構およびその製造方法を提供することにある
。
構を単純なものにして、より簡単な構造で駆動が可能な
微小駆動機構およびその製造方法を提供することにある
。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明に従う微小駆動
機構は、導電性の基板上に複数の層状体が堆積された構
造を有するものであって、層状体の１つとして、少なく
とも端部が基板に対して略垂直方向に駆動可能に設けら
れる導電性の駆動層と、層状体のもう１つとして、基板
と駆動層との間の電位差を光電導効果により変化させる
ための光電導層と、光電導層に光を照射するための光源
とを備えている。
機構は、導電性の基板上に複数の層状体が堆積された構
造を有するものであって、層状体の１つとして、少なく
とも端部が基板に対して略垂直方向に駆動可能に設けら
れる導電性の駆動層と、層状体のもう１つとして、基板
と駆動層との間の電位差を光電導効果により変化させる
ための光電導層と、光電導層に光を照射するための光源
とを備えている。
【０００６】この発明に従う微小駆動機構に必要な光源
は、たとえば発光ダイオードまたは半導体レーザとする
ことができる。
は、たとえば発光ダイオードまたは半導体レーザとする
ことができる。
【０００７】この発明に従う微小駆動機構の製造方法は
、導電性の基板上に光電導性を有する光電導層を形成す
る工程と、光電導層上に導電層を形成する工程と、導電
層の形成後、光電導層の一部で導電層が支持され、かつ
導電層が光電導層から張出した構造を形成するため、光
電導層の一部を選択的にエッチングする工程とを備えて
いる。
、導電性の基板上に光電導性を有する光電導層を形成す
る工程と、光電導層上に導電層を形成する工程と、導電
層の形成後、光電導層の一部で導電層が支持され、かつ
導電層が光電導層から張出した構造を形成するため、光
電導層の一部を選択的にエッチングする工程とを備えて
いる。
【０００８】
【作用】この発明に従う微小駆動機構は、基板上に複数
の層状体が堆積された構造を有し、層状体には駆動層お
よび光電導層が含まれている。また、駆動層の端部は、
基板に対して略垂直方向に駆動可能に設けられている。 したがって、基板と駆動層の間にたとえば直流電源から
電圧が印加されると、静電力のため駆動層は基板に対し
て位置を変える。次に、層状体の１つとして設けられる
光電導層に光源から光が照射されると、光電導効果によ
って基板と駆動層との間の電位差は変化する。電位差が
変化すれば、駆動層に働く静電力が変化するので、駆動
層は再び移動する。次に光の照射をやめると、光導電効
果が消失し、基板と駆動層の間の電位差がもとの大きさ
となるので、駆動層に働く静電力はもとの大きさとなる
。そこで、再び駆動層は静電力と釣り合うよう移動する
。このようにして、光源の点滅によって駆動層を移動さ
せることができる駆動機構が実現される。
の層状体が堆積された構造を有し、層状体には駆動層お
よび光電導層が含まれている。また、駆動層の端部は、
基板に対して略垂直方向に駆動可能に設けられている。 したがって、基板と駆動層の間にたとえば直流電源から
電圧が印加されると、静電力のため駆動層は基板に対し
て位置を変える。次に、層状体の１つとして設けられる
光電導層に光源から光が照射されると、光電導効果によ
って基板と駆動層との間の電位差は変化する。電位差が
変化すれば、駆動層に働く静電力が変化するので、駆動
層は再び移動する。次に光の照射をやめると、光導電効
果が消失し、基板と駆動層の間の電位差がもとの大きさ
となるので、駆動層に働く静電力はもとの大きさとなる
。そこで、再び駆動層は静電力と釣り合うよう移動する
。このようにして、光源の点滅によって駆動層を移動さ
せることができる駆動機構が実現される。
【０００９】また、この発明に従う駆動機構の製造方法
では、まず、導電性の基板上に光電導性を有する光電導
層を形成し、さらに光電導層の上に導電層を形成する。 次に、光電導層の一部で導電層が支持され、かつ導電層
が光電導層から張出した構造が形成されるように光電導
層の一部を選択的にエッチングする。その結果、光電導
層により導電層が基板上に支持された構造を形成するこ
とができる。導電層は光電導層から張出しているので、
張出した端部は運動が可能である。
では、まず、導電性の基板上に光電導性を有する光電導
層を形成し、さらに光電導層の上に導電層を形成する。 次に、光電導層の一部で導電層が支持され、かつ導電層
が光電導層から張出した構造が形成されるように光電導
層の一部を選択的にエッチングする。その結果、光電導
層により導電層が基板上に支持された構造を形成するこ
とができる。導電層は光電導層から張出しているので、
張出した端部は運動が可能である。
【００１０】この方法により形成された機構において、
基板と導電層の間に電圧を印加すると、光電導層に光を
照射しないならば、光電導層は高い抵抗値を有するので
、基板と導電層の間に大きな静電力が働く。このため、
導電層の張出した部分は、基板に引寄せられる。一方、
光電導層に光が照射されると、その抵抗は減少し、基板
と導電層の間に働く静電力が弱まる。その結果、基板に
近づいていた導電層はもとに戻るようになる。このよう
にして、上記製造方法により製造された機構は、光の点
滅による駆動機構を備えるようになる。
基板と導電層の間に電圧を印加すると、光電導層に光を
照射しないならば、光電導層は高い抵抗値を有するので
、基板と導電層の間に大きな静電力が働く。このため、
導電層の張出した部分は、基板に引寄せられる。一方、
光電導層に光が照射されると、その抵抗は減少し、基板
と導電層の間に働く静電力が弱まる。その結果、基板に
近づいていた導電層はもとに戻るようになる。このよう
にして、上記製造方法により製造された機構は、光の点
滅による駆動機構を備えるようになる。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明に従う微小駆動機構の一具
体例を示す断面図である。図１を参照して、微小駆動機
構１０において、裏面に電極６が形成された基板４上に
は、光電導層３が形成され、光電導層３上には導電性の
駆動層１が形成されている。図に示すように、駆動層１
は光電導層３から基板４に対して平行に張出している。 また、駆動層１上には、電極７が設けられ、電極７には
抵抗２を介して直流電源が接続されている。一方、基板
４の裏に形成された電極６は接地されている。さらに、
駆動層１の上方には発光ダイオードを備える光源５が設
けられ、光電導層の方向に向けられている。
体例を示す断面図である。図１を参照して、微小駆動機
構１０において、裏面に電極６が形成された基板４上に
は、光電導層３が形成され、光電導層３上には導電性の
駆動層１が形成されている。図に示すように、駆動層１
は光電導層３から基板４に対して平行に張出している。 また、駆動層１上には、電極７が設けられ、電極７には
抵抗２を介して直流電源が接続されている。一方、基板
４の裏に形成された電極６は接地されている。さらに、
駆動層１の上方には発光ダイオードを備える光源５が設
けられ、光電導層の方向に向けられている。
【００１２】このように構成される微小駆動機構は、光
源５が点灯していない場合、光電導層３が高い抵抗を有
するので、基板４と駆動層１の間に強い静電力が発生し
、駆動層１は基板４の方向に引寄せられる。一方、光源
５が点灯すると、光電導効果により光電導層３の抵抗が
小さくなり、基板４と駆動層１の間の静電力は弱まる。 したがって、基板４の方向に引寄せられていた駆動層１
はもとに戻るようになる。このように光源を点滅させる
と、駆動層１が引寄せられたりもとに戻ったりする。
源５が点灯していない場合、光電導層３が高い抵抗を有
するので、基板４と駆動層１の間に強い静電力が発生し
、駆動層１は基板４の方向に引寄せられる。一方、光源
５が点灯すると、光電導効果により光電導層３の抵抗が
小さくなり、基板４と駆動層１の間の静電力は弱まる。 したがって、基板４の方向に引寄せられていた駆動層１
はもとに戻るようになる。このように光源を点滅させる
と、駆動層１が引寄せられたりもとに戻ったりする。
【００１３】また、この発明に従う微小駆動機構は図２
に示すような構成とすることもできる。この微小駆動機
構２０では、裏面に電極６が形成された基板４上に絶縁
層９が形成され、絶縁層９上に導電性の駆動層１が形成
されている。駆動層１は図１に示す機構と同様に絶縁層
９から基板４に対して平行に張出している。駆動層１の
上には、光電導層３が形成され、光電導層３は電極７を
介して直流電源に接続されている。一方、基板４の裏に
設けられた電極６は接地されている。また、駆動層１と
基板４は抵抗１２を介して電気的に接続されている。さ
らに、光電導層３の上方には発光ダイオードを備える光
源５が設けられ、光電導層３に向けられている。
に示すような構成とすることもできる。この微小駆動機
構２０では、裏面に電極６が形成された基板４上に絶縁
層９が形成され、絶縁層９上に導電性の駆動層１が形成
されている。駆動層１は図１に示す機構と同様に絶縁層
９から基板４に対して平行に張出している。駆動層１の
上には、光電導層３が形成され、光電導層３は電極７を
介して直流電源に接続されている。一方、基板４の裏に
設けられた電極６は接地されている。また、駆動層１と
基板４は抵抗１２を介して電気的に接続されている。さ
らに、光電導層３の上方には発光ダイオードを備える光
源５が設けられ、光電導層３に向けられている。
【００１４】このように構成される微小駆動機構２０は
、光源５が点灯していない場合、静電力により基板と駆
動層が反発する一方、光源５を点灯すると光電導層３の
抵抗が小さくなって、駆動層１は基板４に引寄せられる
ようになる。このようにして、図１に示す装置とは逆の
方向に駆動層が駆動する機構が実現される。
、光源５が点灯していない場合、静電力により基板と駆
動層が反発する一方、光源５を点灯すると光電導層３の
抵抗が小さくなって、駆動層１は基板４に引寄せられる
ようになる。このようにして、図１に示す装置とは逆の
方向に駆動層が駆動する機構が実現される。
【００１５】次に、この発明に従う微小駆動機構の製造
方法について一具体例を以下に示す。まず、図３（ａ）
に示すように、Ｚｎ添加ｐ型ＧａＡｓ基板３０上に、２
μｍの厚さのｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１、４μｍの厚さの
Ｃｒ添加ＧａＡｓ層３２および３μｍの厚さのＺｎ添加
Ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３３を順次ＬＰＥ法により堆積し、
さらにその上に１０μｍ角のＡｕ合金を蒸着して電極３
４を形成した。また、基板３０の裏面にもＡｕ合金を蒸
着して電極（図示せず）を形成した。次に、図３（ｂ）
に示すように、電極３４付近と、そこから突出する幅１
０μｍ、長さ８０μｍの長方形の部分にフォトリソグラ
フィ技術を用いて保護膜３５を形成した。その後、塩素
系エッチングを行ない、Ｚｎ添加ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３
３のうち保護膜３５に覆われていない部分を除去した。 図３（ｃ）に除去後の構造を示す。次に、アンモニア水
−過酸化水素系のエッチングによって、Ｃｒ添加ＧａＡ
ｓ層３２のうち電極３４付近以外の部分を除去すると、
図３（ｄ）に示すようなＺｎ添加ｐ型ＡｌＧａＡｓから
なる幅１０μｍ、厚さ３μｍ、長さ８０μｍの駆動層３
６が形成された。保護膜を除去した後、電極３４に１Ｍ
Ωの固定抵抗を介して電極を接続し、裏面の電極を接地
して図１に示す機構と同様の微小駆動機構を製作した。
方法について一具体例を以下に示す。まず、図３（ａ）
に示すように、Ｚｎ添加ｐ型ＧａＡｓ基板３０上に、２
μｍの厚さのｐ型ＡｌＧａＡｓ層３１、４μｍの厚さの
Ｃｒ添加ＧａＡｓ層３２および３μｍの厚さのＺｎ添加
Ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３３を順次ＬＰＥ法により堆積し、
さらにその上に１０μｍ角のＡｕ合金を蒸着して電極３
４を形成した。また、基板３０の裏面にもＡｕ合金を蒸
着して電極（図示せず）を形成した。次に、図３（ｂ）
に示すように、電極３４付近と、そこから突出する幅１
０μｍ、長さ８０μｍの長方形の部分にフォトリソグラ
フィ技術を用いて保護膜３５を形成した。その後、塩素
系エッチングを行ない、Ｚｎ添加ｐ型ＡｌＧａＡｓ層３
３のうち保護膜３５に覆われていない部分を除去した。 図３（ｃ）に除去後の構造を示す。次に、アンモニア水
−過酸化水素系のエッチングによって、Ｃｒ添加ＧａＡ
ｓ層３２のうち電極３４付近以外の部分を除去すると、
図３（ｄ）に示すようなＺｎ添加ｐ型ＡｌＧａＡｓから
なる幅１０μｍ、厚さ３μｍ、長さ８０μｍの駆動層３
６が形成された。保護膜を除去した後、電極３４に１Ｍ
Ωの固定抵抗を介して電極を接続し、裏面の電極を接地
して図１に示す機構と同様の微小駆動機構を製作した。
【００１６】この機構に電源より１００Ｖの電圧を印加
したところ、駆動層３６の端部は基板の方向に撓んだ。 レーザ反射を用いて駆動層３６の変位角を測定すると約
０．１５度であった。次に、発光ダイオードを点灯して
Ｃｒ添加ＧａＡｓ層３２に照射すると、駆動層３６はも
との位置に戻った。高速で発光ダイオードを点滅させた
ところ、１０ｋＨｚ以上の繰り返しにも十分に応答する
機構であることが確認された。
したところ、駆動層３６の端部は基板の方向に撓んだ。 レーザ反射を用いて駆動層３６の変位角を測定すると約
０．１５度であった。次に、発光ダイオードを点灯して
Ｃｒ添加ＧａＡｓ層３２に照射すると、駆動層３６はも
との位置に戻った。高速で発光ダイオードを点滅させた
ところ、１０ｋＨｚ以上の繰り返しにも十分に応答する
機構であることが確認された。
【００１７】
【発明の効果】以上示してきたように、この発明に従う
微小駆動機構は、電圧の印加のために特に複雑な機構を
必要とせず、しかも光源の点滅という非常に簡単なスイ
ッチングによって駆動されるものである。そして、上述
してきたようにこの発明に従う微小駆動機構は、その構
造が非常にシンプルである。この機構は直流電圧を印加
したまま光源の点滅によって高速の動作が可能であるた
め、光学系の光路の切換えおよび磁気ヘッドの駆動など
、数ミクロンからそれ以下の微小な運動が必要な機構に
有効に利用することができる。
微小駆動機構は、電圧の印加のために特に複雑な機構を
必要とせず、しかも光源の点滅という非常に簡単なスイ
ッチングによって駆動されるものである。そして、上述
してきたようにこの発明に従う微小駆動機構は、その構
造が非常にシンプルである。この機構は直流電圧を印加
したまま光源の点滅によって高速の動作が可能であるた
め、光学系の光路の切換えおよび磁気ヘッドの駆動など
、数ミクロンからそれ以下の微小な運動が必要な機構に
有効に利用することができる。
【図１】この発明に従う微小駆動機構の一具体例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】この発明に従う微小駆動機構のもう１つの具体
例を示す断面図である。
例を示す断面図である。
【図３】この発明に従う微小駆動機構の製造工程につい
て、一具体例を示す斜視図である。
て、一具体例を示す斜視図である。
１ 駆動層
３ 光電導層
４ 基板
５ 光源
Claims (3)
- 【請求項１】 導電性の基板上に複数の層状体が堆積
された構造を有する微小駆動機構であって、前記層状体
の１つとして、少なくとも端部が前記基板に対して略垂
直方向に駆動可能に設けられる導電性の駆動層と、前記
層状体の１つとして、前記基板と前記駆動層との間の電
位差を光電導効果により変化させるための光電導層と、
前記光電導層に光を照射するための光源とを備える微小
駆動機構。 - 【請求項２】 前記光源が、発光ダイオードおよび半
導体レーザの少なくともいずれかを備える請求項１の微
小駆動機構。 - 【請求項３】 導電性の基板上に光電導性を有する光
電導層を形成する工程と、前記光電導層上に導電層を形
成する工程と、前記導電層の形成後、前記光電導層の一
部で前記導電層が支持され、かつ前記導電層が前記光電
導層から張出した構造を形成するため、前記光電導層の
一部を選択的にエッチングする工程とを備える微小駆動
機構の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107708A JPH04336476A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 微小駆動機構およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3107708A JPH04336476A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 微小駆動機構およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04336476A true JPH04336476A (ja) | 1992-11-24 |
Family
ID=14465937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3107708A Withdrawn JPH04336476A (ja) | 1991-05-14 | 1991-05-14 | 微小駆動機構およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04336476A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579823A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机床进给系统和数控机床 |
-
1991
- 1991-05-14 JP JP3107708A patent/JPH04336476A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113579823A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-02 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机床进给系统和数控机床 |
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