JPH0686570A - Narrow gap linear electrostatic microactuator - Google Patents
Narrow gap linear electrostatic microactuatorInfo
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- JPH0686570A JPH0686570A JP4734892A JP4734892A JPH0686570A JP H0686570 A JPH0686570 A JP H0686570A JP 4734892 A JP4734892 A JP 4734892A JP 4734892 A JP4734892 A JP 4734892A JP H0686570 A JPH0686570 A JP H0686570A
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- comb
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、狭ギャップリニア静
電マイクロアクチュエーターに関するものである。さら
に詳しくは、この発明は、エレクトロニクス、メディカ
ルエレクトロニクス等の諸分野におけるマイクロマシン
用アクチュエーター等として有用な新しいリニア静電マ
イクロアクチュエーターに関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a narrow gap linear electrostatic microactuator. More specifically, the present invention relates to a new linear electrostatic microactuator useful as an actuator for micromachines in various fields such as electronics and medical electronics.
【0002】[0002]
【従来の技術とその課題】近年、エレクトロニクス、メ
ディカルエレクトロニクス等の諸分野において、マイク
ロマシンおよびその微細要素についての研究が精力的に
進められてきている。これらのマイクロマシンの開発に
おいては、その駆動部等のアクチュエーターをどのよう
に構成するのかが重要な課題になっており、すでにその
ためのいくつかの提案がなされてもいる。2. Description of the Related Art In recent years, in various fields such as electronics and medical electronics, researches on micromachines and their fine elements have been vigorously pursued. In the development of these micromachines, how to configure the actuators such as the driving part has become an important issue, and some proposals for it have already been made.
【0003】このようなアクチュエーターには、より微
細な構造で、より大きな変位と大きな発生力を簡便に取
り出すことのできる構造が望まれているが、これまでに
提案されているものは、いずれも複雑な構造からなるも
のが多く、単純化と高性能化、さらにより小型・微細化
するとの点において、いずれも実用的に満足できるもの
ではなかった。For such an actuator, a structure having a finer structure and capable of easily extracting a larger displacement and a large generated force is desired, but any of the actuators proposed so far is desired. Many of them have complicated structures, and none of them are practically satisfactory in terms of simplification, high performance, and further miniaturization and miniaturization.
【0004】この発明は、以上の通りの事情に鑑みてな
されたものであり、従来のマイクロマシン用のアクチュ
エーターの欠点を解消し、簡便な構造、操作の特徴を有
しつつ、しかも大きな変位と大きな発生力の取出しが可
能である新しいリニアマイクロアクチュエーターを提供
することを目的としている。The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, solves the drawbacks of conventional actuators for micromachines, has a simple structure and features of operation, and has a large displacement and a large displacement. It is an object of the present invention to provide a new linear microactuator capable of taking out generated force.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、可動部両側端に設けたくし刃構
造端に、固定電極のくし刃構造端を狭間隔を置いて対向
配置してなることを特徴とする狭ギャップリニア静電マ
イクロアクチュエーターを提供する。このアクチュエー
ターは、大きな静電力を利用してより大きな力を取出す
ことを可能としたもので、その構造が簡単なものとして
も特徴づけられる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is arranged such that the comb-blade structure ends of a fixed electrode are opposed to each other at a narrow interval with the comb-blade structure ends provided at both ends of a movable part. A narrow gap linear electrostatic microactuator is provided. This actuator makes it possible to take out a larger force by utilizing a large electrostatic force, and is characterized by its simple structure.
【0006】以下、添付した図面に沿って、さらに詳し
くこの発明のリニア静電マイクロアクチュエーターにつ
いて説明する。Hereinafter, the linear electrostatic microactuator of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
【0007】[0007]
【実施例】添付した図面の図1は、この発明の狭ギャッ
プリニア静電マイクロアクチュエーターを例示したもの
であって、たとえばこの図1に示したように、この発明
のリニア静電マイクロアクチュエーターは、シリコン
(Si)等によって構成した可動部(1)の両側端にく
し刃構造端(2)を形成し、その各々に対向して、ガラ
ス等により構成した固定電極(3)のくし刃構造端
(4)を配設している。そしてこの可動部(1)および
固定電極(3)は、シリコン等の平行板ばね(5)およ
びガラス基板(6)等を配置してもいる。固定電極
(3)には、くし刃構造端(4)に結線する接続端子部
(7)が設けられてもいる。FIG. 1 of the accompanying drawings illustrates a narrow gap linear electrostatic microactuator of the present invention. For example, as shown in FIG. 1, the linear electrostatic microactuator of the present invention is Comb blade structure ends (2) are formed on both ends of a movable part (1) made of silicon (Si) or the like, and a comb electrode structure end of a fixed electrode (3) made of glass or the like is formed so as to face each of them. (4) is provided. The movable part (1) and the fixed electrode (3) are provided with a parallel leaf spring (5) made of silicon or the like and a glass substrate (6). The fixed electrode (3) is also provided with a connection terminal portion (7) connected to the end (4) of the comb blade structure.
【0008】両側の固定電極(3)には、さらに別の可
動部を配置し、くし刃構造端(2)(4)による対向関
係を形成して、複数のリニアアクチュエーターを構成し
てもよい。この構造においては、可動部(1)のくし刃
構造端(2)と、固定電極(3)のくし刃構造端(4)
との間に狭ギャップを存在させることにより、大きな静
電引力を利用するものであり、しかも、この構造では、
可動部(1)の厚みを大きくすることができるようにし
て、より大きな力を取出すようにしている。A plurality of linear actuators may be formed by disposing further movable parts on the fixed electrodes (3) on both sides and forming a facing relationship by the comb blade structure ends (2) and (4). . In this structure, the comb blade structure end (2) of the movable part (1) and the comb blade structure end (4) of the fixed electrode (3) are used.
The existence of a narrow gap between and makes use of a large electrostatic attraction, and in this structure,
The thickness of the movable part (1) can be increased so that a larger force can be taken out.
【0009】電圧印加によって、可動部(1)は、図中
のX方向に変位するリニアアクチュエーターとなる。こ
の場合、くし刃の数を多くすることにより、より大きな
力を取出すことができる。このくし刃の数の増加は、微
細加工としてのエッチングによって可能となる。By applying a voltage, the movable part (1) becomes a linear actuator which is displaced in the X direction in the figure. In this case, a larger force can be obtained by increasing the number of comb blades. This increase in the number of comb blades can be achieved by etching as fine processing.
【0010】平行板ばね(5)は、電極を弾性支持する
ものであり、コンプライアンスの異方性も大きくなる。
また、ガラス基板(6)を用いることにより、寄生容量
を小さくし、耐圧性を大きなものとしてもいる。もちろ
ん、この構造においては、対向した電極間の静電容量を
測定することで可動部(1)の位置を検出して制御する
ことができる。位置検出用電極と駆動用電極は、同一で
も、あるいは別のものであってもよい。The parallel leaf springs (5) elastically support the electrodes, and the anisotropy of compliance also increases.
Further, by using the glass substrate (6), the parasitic capacitance is reduced and the pressure resistance is increased. Of course, in this structure, the position of the movable part (1) can be detected and controlled by measuring the electrostatic capacitance between the opposing electrodes. The position detecting electrode and the driving electrode may be the same or different.
【0011】たとえば以上の構造として例示されるこの
発明のリニア静電アクチュエーターは、次のようにして
製造することができる。可動部(1)の製造 図2に例示したように、シリコン等の板材(11)の両
面を1μm以下の深さにフォトエッチングし、さらにダ
イシングまたはエッチングして溝(12)を形成する。For example, the linear electrostatic actuator of the present invention exemplified as the above structure can be manufactured as follows. Manufacturing of Movable Part (1) As illustrated in FIG. 2, both sides of a plate material (11) such as silicon are photo-etched to a depth of 1 μm or less, and further dicing or etching is performed to form a groove (12).
【0012】固定電極(3)の製造 図3に例示したように、ガラス等の板材(31)の表面
に金属膜(32)を蒸着および/またはメッキし、ダイ
シングまたはエッチングして溝(33)を形成する。可動部(1)と固定電極(3)との接合 図4に例示したように、可動部(1)と固定電極(3)
とを陽極接合し、ギャップ(8)に樹脂充填し、次い
で、所定の厚みに切断して研磨する。 Manufacturing of Fixed Electrode (3) As illustrated in FIG. 3, a metal film (32) is vapor-deposited and / or plated on the surface of a plate material (31) such as glass, and dicing or etching is performed to form a groove (33). To form. Joining of the movable part (1) and the fixed electrode (3) As illustrated in FIG. 4, the movable part (1) and the fixed electrode (3).
Are anodically bonded to each other, the gap (8) is filled with resin, and then cut to a predetermined thickness and polished.
【0013】金属蒸着膜のフォトエッチング、層間絶縁
膜形成、フォトエッチング、金属膜フォトエッチング、
および樹脂除去を行う。次いで、表面にAuマスク蒸着
を行う。シリコン平行板ばね(5)の接合 シリコンを酸化し、所定のパターンにフォトエッチング
し、シリコンエッチング終了後にSiO2 を除去して製
造する。Photoetching of metal vapor deposition film, formation of interlayer insulating film, photoetching, photoetching of metal film,
And resin removal. Next, Au mask vapor deposition is performed on the surface. The bonded silicon of the silicon parallel leaf spring (5) is oxidized, photoetched into a predetermined pattern, and SiO 2 is removed after the silicon etching is completed to manufacture.
【0014】このシリコン平行板ばね(5)は、ガラス
基板(6)と陽極接合する。これによって、たとえば図
5に示したように、シリコンの所定部(A)(B)がガ
ラス基板(6)に接合している状態とする。最終接合 図4により得られた可動部(1)と固定電極(3)との
接合体と、図5によって得られたシリコン平行板ばね
(5)とガラス基板(6)との接合体とを、図6に示し
たように陽極接合兼Au−Si共晶接合(Cr−Au、
およびAuGe)する。The silicon parallel leaf spring (5) is anodically bonded to the glass substrate (6). As a result, for example, as shown in FIG. 5, the predetermined portions (A) and (B) of silicon are bonded to the glass substrate (6). Final Joining The joined body of the movable part (1) and the fixed electrode (3) obtained in FIG. 4 and the joined body of the silicon parallel leaf spring (5) and the glass substrate (6) obtained in FIG. , As shown in FIG. 6, anodic bonding and Au-Si eutectic bonding (Cr-Au,
And AuGe).
【0015】次いで、図中の(C)(D)の位置におい
てダイシングする。最後にリード付けして、この発明の
アクチュエーターを完成する。Next, dicing is performed at the positions (C) and (D) in the figure. Finally, leads are attached to complete the actuator of the present invention.
【0016】[0016]
【発明の効果】この発明によって、以上詳しく説明した
ように、簡単な構造のリニア静電アクチュエーターが実
現され、精密位置決め用、変位計等に有用なアクチュエ
ーターとなる。As described in detail above, according to the present invention, a linear electrostatic actuator having a simple structure is realized, and the actuator is useful for precision positioning, displacement gauges and the like.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】この発明のアクチュエーターを例示した斜視図
である。FIG. 1 is a perspective view illustrating an actuator of the present invention.
【図2】可動部の製造を例示した斜視断面図である。FIG. 2 is a perspective cross-sectional view illustrating the manufacture of a movable part.
【図3】固定電極の製造を例示した斜視断面図である。FIG. 3 is a perspective cross-sectional view illustrating the manufacture of a fixed electrode.
【図4】可動部と固定電極との接合を例示した斜視断面
図である。FIG. 4 is a perspective sectional view exemplifying joining of a movable portion and a fixed electrode.
【図5】平行板ばねと基板との接合を例示した斜視図で
ある。FIG. 5 is a perspective view illustrating an example of joining a parallel leaf spring and a substrate.
【図6】最終接合を例示した斜視図である。FIG. 6 is a perspective view illustrating final joining.
1 可動部 2 くし刃構造端 3 固定電極 4 くし刃構造端 5 平行板ばね 6 基板 7 接続端子部 8 ギャップ 11 シリコン等の板材 12 溝 31 ガラス等の板材 32 金属膜 33 溝 1 Movable part 2 Comb blade structure end 3 Fixed electrode 4 Comb blade structure end 5 Parallel leaf spring 6 Substrate 7 Connection terminal part 8 Gap 11 Plate material such as silicon 12 Groove 31 Plate material such as glass 32 Metal film 33 Groove
Claims (1)
固定電極のくし刃構造端を狭間隔を置いて対向配置して
なることを特徴とする狭ギャップリニア静電マイクロア
クチュエーター。1. A comb blade structure end provided at both ends of a movable part,
A narrow gap linear electrostatic microactuator, characterized in that the fixed electrode comb blade structure ends are arranged facing each other with a narrow gap.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4734892A JPH0686570A (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Narrow gap linear electrostatic microactuator |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4734892A JPH0686570A (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Narrow gap linear electrostatic microactuator |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0686570A true JPH0686570A (en) | 1994-03-25 |
Family
ID=12772647
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4734892A Pending JPH0686570A (en) | 1992-03-04 | 1992-03-04 | Narrow gap linear electrostatic microactuator |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0686570A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7265476B1 (en) * | 2003-10-31 | 2007-09-04 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | MEMS micro-translation device with improved linear travel capability |
-
1992
- 1992-03-04 JP JP4734892A patent/JPH0686570A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7265476B1 (en) * | 2003-10-31 | 2007-09-04 | United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | MEMS micro-translation device with improved linear travel capability |
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