JPH09140171A - マイクロムーバ - Google Patents

マイクロムーバ

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JPH09140171A JP8243549A JP24354996A JPH09140171A JP H09140171 A JPH09140171 A JP H09140171A JP 8243549 A JP8243549 A JP 8243549A JP 24354996 A JP24354996 A JP 24354996A JP H09140171 A JPH09140171 A JP H09140171A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的重く厚い板から構成され、かつ十分な加
速と、大きい走行範囲にわたり寸法安な小型ムーバを提
供する。 【解決手段】 移動板部分（12）を支持する組み込み吊
りばね（13）を含む少なくとも一つの板（10）、および
前記移動板部分を平面電磁作動により駆動する手段を備
える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアクチュエータに関す
る。更に詳細に記せば、本発明はマイクロムーバアクチ
ュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】一方の板に読み書き変換器を、および他
方の板に記録媒体を支持する二つの平行板を使用する記
憶装置は、その要素を平面内で互いに直交する方向で相
互に移動させ、要素間の間隔を制御するマイクロムーバ
を必要とする。このような装置の目的は一つの板の上に
ある読み書き要素の配列を動かして対向する板の上にあ
る記録媒体を走査し、二つの板の平面内相対運動を結合
することにより、記録媒体との間のデータの転送を容易
にすることである。このような運動は各要素が相対的Ｘ
およびＹ運動の積に等しい区域にアクセスできるように
する。二つの板の間の正確な間隔制御はデータ転送を可
能にするのに必要な板の近接性を維持しながら、非接触
運動を可能にするのに必要である。
【０００３】典型的には、これは、ＸおよびＹ方向の約
100μmの相対平面内運動を伴う直交する三つの方向で、
同様の板に対して相対的に運動する約６mm平方のシリコ
ン板により行なうことができるが、その板間隔Ｚは約0.
4μmの範囲で調節されねばならない。ＸおよびＹ走行範
囲は約20nmの分解能で連続せねばならず、Ｚ走行範囲は
記録域全体にわたり約10nmの分解能が必要である。シリ
コンを使用すれば、適切な平坦度を維持するのに300-40
0μmの厚さが必要であると思われる。このような用途で
は、１msecのアクセス時間を達成するのに移動質量35mg
で厚さ400μmの板を10Ｇ（100m/s2）を超えて加速しな
ければならない。外部動揺に応答する能力は50Ｇを超え
る加速を必要とすることがある。50Ｇの加速に必要な最
小駆動力は17.5mＮである。ばね力が優勢になる他の装
置では40mＮを超える力が必要である。しかし、この運
動を達成するピークパワーは低いままでなければなら
ず、特に今説明した例では１Ｗより低くなければならな
い。
【０００４】多数のマイクロムーバアクチュエータが提
案されている。マイクロムーバ用の最も普通のアクチュ
エータは反対極性の導電フィンガの配列が差し込まれて
いる容量性電気櫛である。フィンガは電圧が加えられる
と、結合が大きくなるように引き込まれる。この方法で
発生する力はSI単位系で方程式（１）で与えられる。 Ｆ＝ＷＮＶ2／2μ０ｃ2ｄ （１） ここで2μ０ｃ2＝ 2.22×1011であり、Ｗは運動に垂直
なフィンガの幅であり、Ｎは空間の数であり、Ｖは電圧
であり、ｄはフィンガ間の隙間である。この方法の主な
欠点は実用的電圧Ｖおよび間隔ｄに対して達成し得る力
の大きさが制限されているということである。Ｖ＝100
ボルト、Ｎ＝100空間、Ｗ＝20μm、およびｄ＝１μmを
仮定すれば、得られる力は0.09mＮ（9.0×10-5Ｎ）であ
る。この力は上述の用途については200倍小さすぎる。
Ｗ/d比を20:1より大きくすることはＬＩＧＡ（Ｍ．Ｍc
Ｃormic、Ｅ．Ｃhowanietz、Ａ．ＬeesのＭicroenginee
ring Ｄesign and Ｍanufacture Ｕsing the ＬＩＧＡ
Ｐrocess、ＩＥＥＥ Ｅngineering Ｓcience and Ｅduc
ation Ｊournal、pp.255-262、Ｄecember 1994を参照）
を用いる場合の他は実現不能であり、ＬＩＧＡは単結晶
シリコンには実用的でない。この例のように、約1×108
Ｖ/mを超える電界Ｖ/dは実際的でない。
【０００５】他の既知のマイクロアクチュエータには下
記のものがある。 о 電圧を加えられたとき膨張する圧電変換器。圧電モ
ータは小さい運動で大きい力を発生することができる
が、ヒステリシスが過大であり、応答が遅すぎ、十分な
運動を生ずるのに必要な大きさが大きすぎる。 о 磁化されると長さが拡大する磁歪モータ。しかし、
このようなアクチュエータには、飽和磁歪が2000ppmを
超える長さ変化を達成することができるテルビウム鉄、
ＴbＦe、のような大きい磁歪材料を用いてさえ、適切な
走行範囲を達成するには過大な長さが必要である。 о シャクトリムシと言われるマイクロアクチュエータ
は圧電素子または磁歪素子を使用している。このような
アクチュエータは大きい運動を生ずるのに多数の小さい
ステップを発生する。その欠点は、再現不能で、その滑
り面が磨耗し、受容不能の屑を発生する摩擦クランプを
使用することである。
【０００６】Ｘ方向またはＹ方向に移動する部品の間
に、Ｚ方向に大きい引力を発生し、それにより過大な相
対Ｚ運動（Ｚ方向の運動）を生ずるありふれたリニア電
磁モータも既知である。滑り軸受が磨耗し、磨耗屑を生
じ、過大に磨耗するので、それらをＺ運動を防止するの
に使用することはできない。玉軸受には余分なランアウ
トがあり、これら小さい運動に対するヒステリシスがあ
る。
【０００７】熱膨張モータまたは相変化モータは、実用
的サイズに対して走行範囲が不十分であることを含む、
圧電モータおよび磁歪モータと同様の問題を提起する。
相変化モータは材料内の温度誘導相変化を使用して、ヒ
ステリシスが大きく且つ温度について非線形であるため
生ずる運動を的確に制御できない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】滑り軸受または転がり
軸受を用いるステージを二つの板を支持するのに使用す
ることはできない。それらはその機構に過大な摩擦、磨
耗、ヒステリシス、およびバックラッシュを生ずるから
である。以前の装置は平行板記憶装置のような用途のム
ーバに必要な小さいパッケージ、軽量、低消費電力、低
ヒステリシス、および高い分解能を維持しながら高い力
を達成することはできなかった。薄くしたり領域を中空
にしたりすることにより質量を減らすと外部衝撃および
内部応力により生ずる歪みが増大し、それにより平坦度
が危うくなる。したがって比較的大きい質量を有する堅
固な厚い板から構成され、たとえば、約40mＮという十
分な力を達成して充分に厚い板を加速し、大きい記録
域、たとえば、5×5mmにわたり所要の寸法安定性を維持
するムーバを提供することが望ましい。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、安定で低い内
部応力を与える組み込みばねを備えた少なくとも一つの
エッチ加工した単結晶シリコン板を備えている強力、コ
ンパクトな磁気マイクロムーバを提供する。二つ以上の
移動板を有する記憶装置の例で説明したが、上述の機構
は多数の他の用途に適用可能である。
【００１０】マイクロムーバは、本発明の好適実施例で
は、約6×6mmである長方形板を支持するシリコンにエッ
チしたばねの構造を備えている。板は平面電磁作動によ
り駆動される。エッチ加工シリコンばね構造が知られて
いる（Ｒ．Ａ．Ｂrennan、Ｍ．Ｇ．Ｌim、Ａ．Ｐ．Ｐis
ano、Ａ．Ｔ．Ｃhou：Ｌarge Ｄisplacement ＬinearＡ
ctuator、Ｔechnical Ｄigest、ＩＥＥＥ Ｓolid Ｓtat
e Ｓensor and Ａctuator Ｗorkshop、pp.135-139（199
0）；Ｎ．Ｔakeshima、Ｋ．Ｊ．Ｇabriel、Ｍ．Ｏzak
i、Ｊ．Ｔakehashi、Ｈ．Ｈoriguchi、Ｈ．Ｆujita：Ｅ
lectrostaticＰarallerogram Ａctuators、Ｔransducer
s ´91、1991 Ｉnternational Ｃonference on Ｓolid
Ｓtate Ｓensor and Ａctuator、Ｄigest of Ｔechnica
l Ｐapers、pp.63-66（1991)；Ｔ．Ｈirano、Ｔ．Ｈuru
hata、Ｋ．Ｊ．Ｇabriel、Ｈ．Ｆujita：Ｄesign、Ｆab
rication、and Ｏperation of Ｓubmicron Ｇap Ｃomb-
Ｄrive Ｍicrostructures、Ｊ．Ｍicroelectromechanic
al Ｓystems、Ｖol.1、Ｎo.1、pp.52-59（1992）；およ
びＳ．Ｊohanson、Ｊ．Ｓchweitz：ＦractureＴesting
of Ｓilicon Ｍicroelement in situ in a Ｓcanning
Ｅlectron Ｍicroscope、Ｊ．Ａppl.Ｐhys.63（10）、p
p.4799-4803（1988）を参照）が、このような構造はこ
れまで走行範囲範囲が充分でなく、またはＺ剛性が不十
分であった。本発明はここで所要横走行範囲範囲および
高い垂直剛性を示すよう特に設計された背の高い、狭
い、比較的コンパクトなばねを提供する。マイクロムー
バはしたがって、1Ｗ 未満のピーク電力を消費しなが
ら、大きな力（＞40mＮ）を発生することができる平面
状電磁（すなわち、ボイスコイル）アクチュエータに関
連する特定のエッチ加工シリコンばねから構成されてい
る。
【００１１】このマイクロムーバは、外部加速度、温
度、湿度、および経時等によるマイクロムーバは板間隔
の変化を防止しながら、所要板運動および分解能を容易
にする板吊りシステムをも備えており、電気信号に応答
して板を適切に移動させ、運動軸間のクロストークが僅
かしか存在しないようにするアクチュエータを備えてい
る。
【００１２】
【好適実施例の説明】本発明はムーバに組み込まれた電
磁アクチユエータにより移動するエッチ加工単結晶シリ
コンばね・板装置から構成されている。二つの好適なマ
イクロムーバ構成をここに説明するが、本発明は、その
用法もよるが、他の構成に容易に適用される。第１の構
成（図１および図２を参照）には二つの本質的に同一の
密接して設置された板があり、一方の板はＸ方向に移動
するようになっており、他方の板はＹ方向に移動するよ
うになっている。第２の等しく好適な構成（図３を参
照）には一方の板を図示してない第２の静止板と反対に
Ｘ方向およびＹ方向の双方に移動させるようになってい
る複合ばねがある。
【００１３】ここに説明するマイクロムーバの二つの重
要な新奇な設計特徴には下記のものがある。 о 外部加速度、内部応力、温度、湿度、および経時の
ような効果による板間隔変化を防止しながら、板の所要
運動および分解能を容易にする板吊り装置、および о 電気信号に応答して、運動軸間のクロストークを極
小にしながら、板を適切に移動させる電磁駆動装置。
【００１４】図１は本発明の第１の好適実施例による単
結晶シリコンマイクロムーバの上面図である。図はマイ
クロムーバの二つの板10の一方を示しており、移動板12
は数個の支持ばね13により外枠15に対して吊って保持さ
れている。板12の相対運動を矢印１９により示してあ
る。
【００１５】板10を製作するウェーハの向きを図では数
字11で示してあるが、それは（100）ウェーハに対する
＜110＞ウェーハ面を示しており、ここで＜110＞は110
結晶学的方向を示し、（100）は100結晶学的平面を示
す。ウェーハの（111）シリコン面14および板平面17に
垂直な（100）シリコン面もこの図に図示してある。実
際のばねの厚さＷsは約40μmでよく、シリコンを移動さ
せる隙間Ｗb18は約470μmでよい。
【００１６】例示のマイクロムーバには移動板の各隅に
形成された４個のばねがある。このばね構成は対称二重
折り返しばねである。板をオフセンタ位置に移動させる
と、ばねは各々「Ｓ」形状に曲がる。板の各隅に一つの
非折り返しばねを使用すれば、板の運動には各ばねを共
に曲げ且つ軸方向に延ばすことが必要である。この軸方
向の延び（引っ張り）のためＹ走行範囲範囲が大きいこ
と、Ｙ剛性に対するＺ剛性の比が大きいこと、およびば
ねの設計がコンパクトなことという必要条件に適合しな
い非線形Ｙばね定数を生ずる。軸方向短縮は折り返しば
ね装置を使用することにより適応することができる。し
かし、単一折り返しばねはＹ剛性に対するＺ剛性の比を
大きくしない。この問題は図１に示すような対称二重折
り返しばね装置を使用することにより解決される。この
ばね装置は線形Ｙばね定数および大きいＺ剛性／Ｙ剛性
比（＞100）を持っている。
【００１７】図2は本発明の第１の好適実施例によるマ
イクロムーバ20の分解図である。図１に関連して上に説
明した二つの板10a、10bは、それらの運動軸を互いに直
交させて、互いに向き合って密接に且つ平行して組立ら
れている。各板には対応する移動板12a、12bを吊って保
持するシリコンばね13a、13bの補足体がある。各移動板
は記録媒体および／または読み書き装置を設置すること
ができる表面を提供する。
【００１８】マイクロムーバはＸ軸多極磁石22aおよび
Ｙ軸多極磁石22bをも備えている。各磁石には磁束帰路
板30（移動板10bに対しては図示してない）がある。マ
イクロムーバ組立体は好適に、一つ以上の離隔ポスト28
および封止ガスケット29を備えた一対のカバー31（移動
板10bに対しては図示してない）に密閉して囲まれてい
る。二つの板にも各々一つ以上の接触パツド24a、24bお
よび関連電気導線25a、25b、駆動コイル（その内Ｙ軸板
に対するＹ軸駆動コイル21を図に示してある）、トルク
コイル（その内Ｙ軸板に対するＹ軸トルクコイル23を図
に示してある）、キャパシタンスブリッジ位置センサ
（その内Ｘ軸板に対するＸ軸キャパシタンスブリッジセ
ンサ26を図に示してある）、および一つ以上の間隔制御
用Ｚコンデンサがある。各Ｚコンデンサ27の一方の極板
はｘ軸板の上にあり、各Ｚコンデンサの他方の極板はｙ
軸板の下にある（図２には図示しない）。
【００１９】図１および図２に示す本発明の好適実施例
の一つの長所は二つの板の質量およびＺ運動ばね定数が
ほぼ同一で、Ｚ間隔の変化をＺ動揺に応答する共通モー
ドにより極小にすることができるようになるということ
である。したがって、Ｚ間隔を所要交差に制御すること
はそれほど達成困難ではない。対照的に、図３に示す本
発明の実施例は単一大型磁石および相互接続を容易にす
る固定板を使用する簡略組立という長所を備えている。
しかし、図３の実施例にはＺ軸衝撃によるＺ間隔変化の
共通モード排除がない。本発明の両実施例において、読
み書き要素は図２に示すように対向板の面に記録媒体が
ある一つの板の表面に設置されている。
【００２０】図１および図２に示す本発明の実施例で
は、駆動コイル23を電気めっきで形成することができ、
好適には移動板の外向き表面に設置される。図２におい
て、駆動コイル23を多極磁石22bに隣接して示してある
が、この磁石は駆動コイルの電流が板12bを移動させる
駆動力を発生するための磁界を作り出す。
【００２１】駆動コイルの電流は永久磁石の磁界と反応
して板をその支持ばねの力に抗して移動させるローレン
ツ力を発生する。データ記憶装置の用途では、一方の板
は共振近くの、たとえば約1000Ｈzで、Ｘ方向に振動す
ることができる。この線形運動はありふれたコンピュー
タ記憶ディスクのディスクの回転に対応し、好適に高Ｑ
運動をするように設計され、それによりパワーが節約さ
れる。ここでＱとはサイクルあたり貯えられるエネルギ
のサイクルあたり消散されるエネルギに対する比であ
る。しかし、単結晶シリコン構造のＱは5000より大きく
なるので、制御上の問題を提起することがある。Ｑを制
御するには、板（図示せず）のコイル側の渦電流減衰
膜、コイル（図示せず）両端間の分路抵抗、または両者
を使用してＱを約200まで下げることができる。データ
記憶装置の用途でのありふれたディスク駆動装置のトラ
ック探索動作に類似して、Ｙ方向に移動する対向板のＱ
を更に良好なサーボ位置制御のために制限することもで
きる。
【００２２】ＸおよびＹ走行範囲範囲の所要長さは記録
域の大きさおよび各変換器が小さい長方形域にアクセス
する変換器格子の密度から生ずる。Ｙ軸（すなわち、デ
ータ記憶装置の用途での探索軸）は配列の各変換器に関
連するデータブロックの先端まで移動し、そこに位置を
保持することができねばならない。しかし、Ｘ軸（すな
わち、データ記憶装置の用途での走査軸）の共振振幅が
データブロックの長さに制限されていれば、最大行程で
の速度は０になる。データ走査の速度変動を減らすに
は、行程はデータブロックより長くなければならない。
たとえば、行程がデータブロックの長さの1.8倍であれ
ば、一定周波数で書かれたデータのビット間隔のよう
に、データブロック内の速度変動は約20％になる。
【００２３】図３は本発明の他の好適実施例による複合
マイクロムーバ35の平面図であり、そこでは一つの移動
板37がＸおよびＹの両方向に移動する。板はＹ軸運動に
ついて中間の移動枠36に対して一組のＹ軸ばね40により
固定支持され、Ｘ軸運動について外側の非移動枠39に対
して一組のＸ軸ばね38により固定支持されている。
【００２４】この実施例でＸ運動を発生するには、板の
底部に形成されている駆動コイル（図３には示してな
い）により移動板のＸ方向に力を発生し、一方Ｙ運動は
移動枠36または移動板37に設置された一つ以上の駆動コ
イルからその方向に力を発生することにより達成され
る。Ｘ運動およびＹ運動に対する多極磁石（図３には図
示してない）を二つの異なる向きに磁化された極を持つ
単一磁石として結合することができる。このようにする
と組立が簡単になり、製造の費用を減らす事ができる。
この実施例の二つの長所は非移動板が静止枠39への柔軟
な電気的接続を必要としないことと、部品数が少ないと
いうことである。図１および図２のものに比較してこの
実施例が持つ一つの短所は、移動板と静止板との間のＺ
間隔変化を生じ得る機械的衝撃に対する共通モード排除
が無いことである。図１および図２の実施例は、読み書
き要素と記録媒体との間のＺ間隔の制御が支配的関心事
であるためデータ記憶装置の用途に好適であると現在の
ところ考えられている。
【００２５】要求される各力について：マイクロムーバ
は適切な力を発生してばね力および質量を加速し移動さ
せる力に打ち勝って指定アクセス時間を達成しなければ
ならない。ディスク記憶装置を回転する場合、アクセス
時間は待ち時間、すなわち、回転期間、およびシーク時
間、すなわち、変換器をトラック間で移動させる時間か
ら構成される。ここで説明するマイクロムーバ装置で
は、データを書かれたと同じ方向に読まなければならな
い場合、待ち時間に相当するものは共振軸の周期であ
る。トラックの極点間を移動させるのに必要な時間は最
大シーク時間である。例示のマイクロムーバの待ち時間
および最大シーク時間は１msと指定されている。ムーバ
の行程長は読み書き変換器の密度および全記録面積によ
り決まる。
【００２６】移動板に必要な最小面積は記憶装置の指定
データ容量を記憶媒体の達成可能な記録密度で割ること
により決まる。他に、センサ、回路類、および相互接続
具を収容する面積をも移動板に追加せねばならない。代
表例として6mm平方のシリコン板を選択した。このよう
な板では、Ｚ間隔の仕様が移動板の表面が記録域（最小
5×5mm）にわたり10nm以内に平らであることが必要であ
る。単結晶シリコンの固有内部応力は低いが、媒体の処
理中に導入されると予想される応力および読み書き変換
器は実質的板剛性を必要とする。少なくとも300μmの厚
さが、静止応力、たとえば、内部応力、およびＺ加速度
のような動的外乱の存在下では適切な平坦度に対して不
可欠であると考えられている。この例の場合、質量35mg
を伴って400μmの板厚が選定された。
【００２７】5mm平方の記録域に亘り、たとえば、64×6
4配列に配置された4096個の変換器を有する記憶装置の
場合、必要な最小走行範囲は±39μmである。たとえ
ば、100×100配列に配置された10000個の変換機備えて
いれば、最小走行範囲は±25μmになる。例示のマイク
ロムーバに必要な行程を±39μmであると仮定する。共
振方向はデータ領域を通じて速度変動を減らすのに更に
大きい走行範囲を必要とする。速度変動を20％に制限す
るには、共振方向の走行範囲をデータブロックの1.8倍
の大きさまたは±70μmにしなければならない。
【００２８】マイクロムーバ共振軸について、1msの待
ち時間は少なくとも1000Ｈzの共振周波数を必要とす
る。線形ばね質量モデルを仮定すると、必要なばね定数
は、 ｋｘ ＝ ｍ（2πf）2 （２） で与えられる。移動質量35mg（ｍ＝3.5×10-5kg）で共
振周波数ｆが1000Ｈzの場合、必要なばね定数は1.38mＮ
/μmである。同一の共振軸および探索軸を有する、図１
および図２の実施例によるマイクロムーバの場合、±39
μmの距離を探索するのに必要な最小の力は1.38×39、
すなわち54mＮである。限界から限界までの走行範囲に
対する遷移時間はわずか0.5msec、すなわち、共振周期
の半分である から、所要最小力は移動板の慣性ではな
く共振の必要条件によって決まる。
【００２９】慣性は力の必要条件の多くを占めるもので
はないが、ここではそれを比較のため計算する。最小の
力を必要とする速度プロフィルは三角形である、すなわ
ち、行程の前半は最大の正の加速度で行程の残りはその
逆である。三角形プロフィルを使用し、ばね力を無視す
ると、1msecで78μmの距離に亘り35mgの質量を移動させ
るのに必要な加速度および力は、それぞれ、78m/s2（〜
8Ｇ）および2.73mＮである。移動中に達成される最大速
度は0.04m/secである。この例では、ばねに打ち勝つの
に必要な最小力は慣性を加速するのに必要な力の約20
（54/2.73）倍大きい。この比率は共振周波数、走行範
囲距離、および走行時間によって変わるが、質量には関
係しない。しかし、質量を減らすと、ばねに打ち勝つの
に必要な力が比例して減少する。
【００３０】板およびばねの製作について：図４は本発
明による単結晶材料から製作したマイクロムーバ用板10
（図１）の部分40の（111）および（411）平面の詳細な
斜視図である。好適な製作法では、図に示す移動板およ
びばねを両側を磨いた単結晶シリコン（100）ウェーハ
の両面エッチングにより形成されている。マスクパター
ンを標準リソグラフ法でシリコンウェーハの両側の耐エ
ッチ層に転写する。パターンをウェーハ上でマスク開口
を（100）平面に平行（標準＜110＞フラットに対して45
゜）にして、前面と後面の像を重ねて設置する。低応力
ＣＶＤ ＳiＮの耐エッチ層と共に、60-100℃の水に溶か
した30-50ｗ％ＫＯＨなどの異方性エッチャントを用い
るのが好適である。エッチングを前後のエッチ前線の開
通後もエッチングをを続け、所要ばね幅を達成する。
【００３１】開通時、長軸のある（100）平面により規
定され、四つの（111）平面の端で終わる、ウェーハを
貫く一連のスロットが形成されていることになる。（11
1）平面はウェーハ表面の（100）平面の他、スロット側
面とも54.7°の角度を作る。スロットが直角の折り返し
を作ると、二つの（111）平面は折り返しの外側を形成
し、（411）平面および（他の）平面の更に複雑な組合
せが内側を形成する。図４は（111）平面14および（41
1）平面42の拡大図を示す。（111）平面ウェーハ表面と
の間の交差の部分はマスク開口の隅により規定される。
開通の前、およびスロット端からはるかに離れて、エッ
チ溝の表面が同じ速さでエッチする三つの（100）平面
により支配的に形成されている。二つの下隅の各々は二
つの小さい（210）平面により形成されている。スロッ
トは深くなる速さの２倍の速さで幅が広がり、エッチは
両面であるから、スロットの開通の幅Ｗbは、 Ｗｂ ＝ Ｗｍ＋ｔ （３） で与えられる。ここでＷｍはマスク開口の幅であり、ｔ
はウェーハの厚さである。開通でのばねの幅Ｗsは、 Ｗｓ ＝ Ｗ−Ｗｍ−ｔ （４） で与えられる。ここでＷはばね領域における二つのマス
ク開口の中心の間の距離である。
【００３２】最終のばね幅はウェーハの厚さにより変わ
るので、マスクの設計はこの厚さの分布を見込まなけれ
ばならない。最終ばね寸法を制御するには最初の突破後
端点を検出する必要がある。ウェーハ間、および同じウ
ェーハの内部、の双方で、厚さの一様性は寸法を管理す
る際の重要なパラメータである。
【００３３】開通で、スロットの端の（111）平面の上
および下の対はウェーハを貫く中途の縁で出会う。エッ
チングが開通後も続くにつれて、縁は反転する、すなわ
ち、再入して、更に二つの（111）平面を露出させる。
二つの（111）面の交わりでは同様の反転を形成する。
【００３４】このエッチング法は深さ（ウェーハ厚さ
ｔ）400μm、幅（Ｗｓ）40μm以下のばねを容易に作る
ので、10:1より大きいアスペクト比が達成できる。大き
いアスペクト比は、運動の方向には従順ではあるが移動
板の平面に垂直な方向には剛いばねにとって重要であ
る。運動の方向で、ばね定数はＷｓの３乗に従って変化
し、ｔに比例して変化する。これに反して、Ｚ方向のば
ね定数はｔの３乗に従って変化し、Ｗｓに比例して変化
する。ばね定数の比はしたがって、 Ｋ２／Ｋｘ ＝ ｔ2／Ｗｓ2 （５） ｔが400μmでＷｓが40μmであれば、Ｋｚ／Ｋｙは100に
等しい。
【００３５】シリコンの破壊強度について：単結晶シリ
コンの破壊強度および疲労特性は上述のシリコンばね構
造の確実な動作にとって決定的に重要である。単結晶シ
リコンの理論的破壊強度はその結晶方位にもよるが、ほ
ぼ30ＧＰaである。文献（Ｊohanson等の前掲書および
Ｋ．Ｙasutake、Ｍ．Ｉwata、Ｋ．Ｙoshii、Ｈ．Ｋawab
e、Ｃrack Ｈeelingand Ｆracture Ｓtrength of Ｓili
con Ｃrystals、Ｊ．Ｍaer．Sci．21、pp.2185-2192（19
86）を参照）に報告されている実験的に確認された破壊
強度は、試験の幾何学的構成、製作方法、および試料サ
イズにもよるが、50ＭＰaから10ＧＰaの範囲にある。こ
の変動は単結晶シリコンの本質的破壊機構から生ずるも
ので、強度は表面および近表面の欠陥により支配され
る。致命欠陥の確率は小さい構造では減るので、このよ
うな構造を理論的強度に更に近付けることができる。破
壊強度に影響する欠陥および微小幾何学を制御するには
製作法が重要である。
【００３６】ばねおよび板を簡略化した形状で有限要素
解析により解析したところ70μmの変位で122ＭＰaの最
大フォン・ミーゼス応力が予測された。最大応力は実際
の構造では二つの（111）平面と各ばねの根元の（100）
側壁との交差により生ずる応力集中がモデルに含まれて
いなかったため更に高かった。それにもかかわらず、こ
の値は観察したシリコンの破壊強度の下端にある。
【００３７】破壊強度は部品の形状、試験の仕方および
破壊時の負荷によって決まる。ここに述べるマイクロム
ーバの場合、破壊時の変位が主たる関心事である。共振
ＡＣ励起を使用して破壊が生ずる変位の測定を行なっ
た。破壊は180から200μm迄の変位で生じた。これから
2.5と3.0との間の安全係数が得られる。破壊強度の下方
境界は簡略有限要素モデルに基づいており、観察した破
壊変位は約300ＭＰaである。
【００３８】アクチュエータの設計について：図５は本
発明による電磁マイクロムーバ用リニアアクチュエータ
装置50の概略断面図である。好適には関連磁束包囲板53
を備えているモノリシック磁石51として磁化されている
交番磁極が、図に概略示した外部磁界56を発生する。磁
石51に平行な平面に設置されている導体54は、各グルー
プが磁極52に隣接して中心にあるように設置されてい
る。電流の方向は、磁極の極性と同じように、隣接グル
ープで反対であるから、一方向の力を発生する。
【００３９】移動板58に加わる正味の力55は板に平行
で、導体中心を貫いている。運動はコイル束の幅ＷＣＢ
と磁極幅ＷＰとの差に制限されている。実際には、差Ｗ
Ｄ＝ＷＰ−ＷＣＢ は必要な走行範囲より大きく、非線
形性を極小にしている。ＷＤの選択はアクチュエータの
線形性と効率との間の妥協である。ＮdＦeＢのような高
エネルギ積磁石を使用し、コイル導体を磁極面に密接し
て設置すれば、大きな力を発生することができる。ＳＩ
単位で表した発生力は、 Ｆ ＝ ＢＬIＮ （６） で与えられる。ここでＢは導体の周りの磁界であり、Ｌ
は導体の長さであり、Ｎは磁界内にある導体の数であ
る。典型的値はＢ＝0.6テスラ、Ｌ＝0.005m、Ｉ＝0.2ア
ンペア、Ｎ＝100である。これらの値はＦ＝60mＮの力を
発生する。
【００４０】磁極幅ＷＰが減少するにつれて、磁石の所
要サイズおよび磁界範囲も減少する。 ＮdＦeＢ磁石ま
たはＣoＳm磁石を使えば、磁極幅で磁極長（または、モ
ノリシック磁石の場合には、厚さ）を割った比を1:2に
するのは容易である。マイクロムーバに必要な磁石はム
ーバの厚さより薄くすべきであり、好適には300μm以下
にすべきである。300μmの厚さの磁石については、磁極
幅を600μmより大きくすべきでない。磁極幅の最適選択
は効率、所要磁界範囲、所要磁石サイズ、磁石エネルギ
積、および磁石とコイルとの間隔基づいておこなう。
【００４１】駆動コイルについて：図６は本発明による
マイクロムーバ移動板12に対する対称駆動コイル23aの
平面図である。板12はトルクコイル21a（下に説明す
る）をも備えている。電気導線60を通してコイルに供給
される電流は、導体の交番束内でコイル23aでの方向と
反対方向に流れる。図１および図２に示す本発明の実施
例は、二つの移動板を備えているが、二つの軸について
この設計を使用している。図に示す板の運動は矢印６１
により示してある。
【００４２】図７は本発明にのよるマイクロムーバの非
対称駆動コイルの上面図であり、その効率は、片寄せら
れてその力が板の中心を通って作用するようになってい
れば、対称装置と同等である。電流は電気導線70を通し
てコイル23bに供給される。図に示した移動板12の運動
は矢印７１で示してある。板12もトルクコイル21b（下
に説明する）を備えている。
【００４３】トルクコイルについて：図８は本発明によ
るマイクロムーバのトルク補償を示す概略断面図であ
る。図に示す磁界56により生ずる力55は質量の中心から
板厚さの半分偏っている板58の表面にあるコイルと、や
はり板の中心平面上にあるそのばね取り付け具とに供給
される。この偏りは望ましくないトルクを生ずるために
トルク補償コイル21を設けてある。
【００４４】トルクコイル21およびトルク磁石の極は、
トルクコイルの左に上向きに力Ｆ1（81）を、右に下向
きのＦ2（82）を、与える極性で、または電流および運
動が逆であるとき逆極性で、コイルが運動に平行な向き
にある磁界56aの中にあるように離して設置されてい
る。力Ｆ1およびＦ2は駆動コイルの電流に適切な比およ
び極性を選定することにより駆動コイルのオフセットに
より生じた不要トルクを相殺するよう調節することがで
きる補正トルク80を発生する。トルクコイルの活動線を
接続する導線の形状および位置は重要ではない。各種接
続導体構成を本発明の範囲内で使用することができる。
磁石の領域83はそれほど磁化されていないので、所要磁
界56aを得ることができる。
【００４５】図６は本発明によるマイクロムーバの対称
駆動コイル23aに対するトルク補正コイル、およびそれ
に対する導線91を示し、図７は本発明によるマイクロム
ーバの非対称駆動コイル23b用トルクコイル21b、および
それに対する導線101を示している。
【００４６】磁石について：多極モノリシック磁石はこ
こに述べるマイクロムーバの好適装置である。所要磁石
の極構造は多極磁石を磁化する標準的方法の能力を超え
ている。所要極構造を磁石に磁化するのに二つの形式の
磁化構造を使用することができ、その両方とも２極装置
である。第１の装置では、単一極および単一巻線駆動コ
イルを磁石の反対面に設置している。極は交番極性の材
料を通して一度に１回書かれる。外側極を書いてトルク
コイルに必要な中性隙間を作るときはステップの大きさ
を調節する。この方法は300μmの厚さの磁石に300μmの
ピッチの極構造を作った。
【００４７】代わりの磁化構造は290μmの極を二つ磁石
の同じ側に20μmの隙間で横並びに設置し、二つの磁石
の極が一度に磁石に書かれるようにする。隙間が更に広
い第２の極構造はトルク補償コイルの極を書くのに使用
されねばならない。この第２の方法の長所は磁石が磁気
的に軟らかい磁束帰路板を必要としないということであ
る。この方法の短所はトルク補償極を書くのに第２の極
構造を必要とするということである。
【００４８】磁石材料の選択はエネルギ積、温度安定
性、および機械加工性によって支配される。高いエネル
ギ積および磁石を所要サイズに製作する実証済能力はＮ
dＦeＢを好適材料とするが、ＣoＳmのような他の材料を
も使用することができる。
【００４９】ＸおよびＹの位置センサについて：図９ａ
は本発明の好適実施例によるキャパシタンスブリジ位置
センサ90の部分概略図／斜視図であり、図９ｂは図９ａ
のキャパシタンスブリッジ位置センサの概略図である。
トラック探索Ｙ方向または走査Ｘ方向のムーバ板の相対
位置はキャパシタンスブリッジ（Ｃブリッジ）により検
知することができる。ブリッジはそのキャパシタンス
を、Ｚ変化を無視して、出力信号に寄与する相対平行板
運動でのみ変わるように設計されている。したがつて、
図に矢印９８で示したように、特定の板運動について、
キャパシタンスＣ2（92）およびＣ3（93）が減少すると
キャパシタンスＣ1（91）およびＣ4（95）が増大する。
この構成はＸまたはＹの位置信号の信号対雑音比を最大
にする。キャパシタンスブリッジは信号源96により駆動
される。作動キャパシタンス値が出力バッファ97に入力
されて相対板位置を示す信号が出力される。
【００５０】図１０ａは、本発明のさらに別の好適実施
例によるキャパシタンス位置センサ100の部分概略図／
斜視図であり、図１０ｂは図１０ａのキャパシタンス位
置センサの概略図であり、図１０ｃは図１０ａのキャパ
シタンス 位置センサを組み入れたマイクロムーバの信
号強度対板位置を描くグラフである。図１０ａに示すと
おり、二重のコンデンサＣ1およびＣ2が二つの移動板に
形成されている。一方の板が移動すると、Ｃ1のキャパ
シタンスが増大し、Ｃ2のキャパシタンスが減少する、
逆も同様である。二つのコンデンサは、555タイマとす
ることができる二つのそれぞれのタイマ回路105、106に
接続されている。各タイマには抵抗Ｒを有する関連抵抗
器がある。タイマに関連するコンデンサのキャパシタン
スが変化すると、出力周波数が変化する。本発明の好適
実施例では、各タイマの各出力の周期が測定され、周期
が組み合わされる。
【００５１】第３のタイマ107も設けられており、この
タイマはブリッジコンデンサ101、104と同じ漂遊キャパ
シタンスを有するが、移動板を備えていない、すなわ
ち、それはダミーコンデンサ／タイマである。出力周波
数を測定する代わりに、出力振動の周期を測定する。し
たがって、重なり板のキャパシタンスがその関連タイマ
によりＡＣ信号に変換される。これら信号の出力周期Ｔ
１およびＴ２は板位置ｙとともに線形に変化するため使
用される。第３のタイマを使用して、下に説明するよう
に、漂遊キャパシタンスの効果を相殺する。Ｔ１、Ｔ
２、およびＴ３は、 Ｔ１ ＝ Ｒ（Ｃ１＋Ｃ０１）/k0 （７） Ｔ２ ＝ Ｒ（Ｃ２＋Ｃ０２）/k0 （８） Ｔ３ ＝ 2Ｒ(Ｃ０３）/k0 （９） で与えられる。ここでＲはタイマの抵抗であり、Ｋ０は
タイマの周波数定数であり、Ｃ０１、Ｃ０２、およびＣ
０３は三つのタイマ入力の漂遊キャパシタンスである。
二重板のキャパシタンスＣ１およびＣ２はＳＩ単位で表
して次のように与えられる。 Ｃ１ ＝ Ｗ（Ｙ１＋Ｙ）/（Ｋd） （１０） Ｃ２ ＝ Ｗ（Ｙ２−Ｙ）/（Ｋd） （１１） ここでＹ１およびＹ２は板の最初の重なり距離であり、
Ｙは二つの上板の位置変化であり、ｄは上板と下板との
間の間隔であり、Ｋは36×109πであり、これは１を自
由空間の誘電率ε０で割ったものに等しい。周期はした
がって、 Ｔ１ ＝ ＲＷ（Ｙ１＋Ｙ）/（ｋ０Ｋd） ＋ ＲＣ０１/ｋ０ （１２） Ｔ２ ＝ ＲＷ（Ｙ２−Ｙ）/（ｋ０Ｋd） ＋ ＲＣ０２/ｋ０ （１３） である。周期を特別に組み合わせて信号Ｓを作る。 Ｓ ＝（（Ｔ１−Ｔ２）/（Ｔ１＋Ｔ２−Ｔ３））（（Ｙ１＋Ｙ２）/2） （１ ４） 即ち、 S= (ＲＷ（Ｙ１-Ｙ２+2Ｙ）/（ｋ０Ｋd）+ Ｒ(Ｃ０１- Ｃ０２)/ｋ０ ）/ (ＲＷ（Ｙ１+Ｙ２）/（ｋ０Ｋd）+ Ｒ(Ｃ０１+Ｃ０２-Ｃ０３)/ｋ０ ）× （Ｙ１−Ｙ２）/２ （１５）。 Ｃ０１、Ｃ０２、およびＣ０３がすべて等しければ、 Ｓ ＝ （Ｙ１−Ｙ２）/２ ＋ Ｙ （１６）。
【００５２】信号ＳはＹに比例し、固定偏り（Ｙ１−Ｙ
２）/２がある。パラメータＲ、Ｗ、 ｋ０、および距離
ｄはすべて相殺されている他、漂遊キャパシタンスも相
殺されている。この信号Ｓを例：Ｙ１＝180μmおよびＹ
２＝60μmについて図１０ｃにプロットしてある。これ
は±60μmよりわずかに少ない使用可能な範囲の信号、 Ｓ＝60＋Ｙ （１７） を生ずる。＋60μmで、Ｃ２の重なりは０になり、−60
μmで、Ｃ１およびＣ２は等しくなり、Ｓは０になる。
【００５３】適正な動作のためには、パラメータは一定
でなければならず、または温度および時間と共に同じに
変化しなければならない。したがって、三つのタイマは
好適には同じシリコンチップ上にあるべきであり、抵抗
器は同じ形式で、熱的に連結され、温度について安定で
あるべきである。漂遊キャパシタンスも等しく保たれる
ように温度および時間と共に変化しなければならない。
【００５４】図１１は本発明の他の、同等に好適な実施
例によるキャパシタンスブリッジ位置センサ111の部分
概略図／上面図である。ブリッジ構成は図９ａに示す装
置の変形であるが、そんなにコンパクトではない。ブリ
ッジは信号源115により駆動され、出力は差動増幅器114
により検知される。
【００５５】Ｚ間隔の制御について：図１２は本発明に
よるマイクロムーバでＺ力を発生するのに使用されるコ
ンデンサ構造125の斜視図である。ムーバの板（下板120
だけを図に示してある）の間のＺ間隔は四つの強制コン
デンサ（Zコンデンサ）126-129を用いて制御される。上
部コンデンサ極板は上部移動板（図示せず）の下面に形
成されている。コンデンサは対角対称で、ムーバの相対
する表面に設置されている。これらコンデンサに共通電
圧を加えると、コンデンサ極板121、122を引っ張る引力
を生じ、したがって板を支持ばねのＺ剛性に抗して最大
0.4μmの行程で、密接してともに移動させる。コンデン
サ極板を付勢しないと、板は引き離され、機械的衝撃の
場合に読み書き要素が媒体を打たないようにする。最初
に、図１および図２に示す実施例の板は好適には共にＺ
方向に移動して一定間隔を維持する。しかし、Ｚばね定
数は好適に合わせることができないので、幾らかの間隔
の変化が生ずることがある。Ｚコンデンサはこの装置で
は板の四隅に設置され、中心領域を記録用に残す。
【００５６】図１３は本発明に従い対向マイクロムーバ
移動板の間に形成された四つの１mm2コンデンサについ
てコンデンサの力（CAP力）およびばね力をコンデンサ
間隔（間隔）および電圧の関数として描いたグラフであ
る。図は板が中立間隔、この例では3.4μm、から移動す
るときの絶対差動ばね力をも示している。電圧が加えら
れるにつれて、コンデンサは平衡するまで、板を共に引
っ張る。
【００５７】図１４は本発明に従い前記板の間に形成さ
れた四つの１mm2コンデンサについて対向マイクロムー
バ移動板のコンデンサ間隔をコンデンサ電圧の関数とし
て描いたグラフである。電圧が増大するにつれて、板は
ともに密接して非線形的に引かれる。102.2ボルトで、
板はともに逆に引かれる。この例では動作点を102.2ボ
ルトより充分下にしなければならない。
【００５８】図１５は本発明に従い回復ばねと86ボルト
に保持された四つの１mm2コンデンサとの間の動作平衡
で対向マイクロムーバ移動板について回復力対差分ｚ変
位（動作点からの変位）を描いたグラフである。図はば
ねの間隔率は板を共に引いているときコンデンサの非線
形力によりわずかに減少することを示している。
【００５９】Ｚ間隔センサについて：Ｚ間隔制御に使用
した同じコンデンサを移動板の間の間隔を検知するのに
使用することができる。これは高周波電圧をＺ力を発生
するのに使用する制御電圧に重畳することにより行なう
ことができる。代わりに、読み書き要素からの信号を使
用して板の間の間隔の変化を検知することができる。
【００６０】対称Ｚコンデンサについて：図１６は本発
明によるマイクロムーバの対称Ｚ力コンデンサ構造161-
164の斜視図である。図１６の上板は切り離して下板を
更に見えるように図示してある。四つのコンデンサの内
の二つ161、163は、一方は大きく、一方は小さい、固体
の正方形の板から構成されている。他の二つのコンデン
サ162、164は小さいリンクにより接続された大きい直角
三角形および小さい直角三角形を備えた複合板から構成
されている。この装置は正しい対角対称を成し、一方は
ｘ運動用、一方はｙ運動用の二つの同じ移動シリコン板
を共に使用できるようにしている。組立に際し、一つの
ムーバを90°回転して裏返し、図に示すように、コンデ
ンサ極板が互いに対面するようにする。上および下のコ
ンデンサ極板は大きさが違うので、キャパシタンスはｘ
位置およびｙ位置が変わるとき変化しない。
【００６１】分離ガスケットについて：図２は板の間隔
を制御し且つ本発明によるマイクロムーバの真空シール
を形成するガスケット29および複数のポスト28を有する
下板31を示す。実質的に同一の上板（図示せず）も設け
られて、マイクロムーバ組立を完成している。板は二つ
とも非常に近い厚さに作られ、板を所要量だけ離して設
置して共に結合できるようにしている。ポストは組立体
を支持し、中心部分で大気圧を通して組立体に加わる力
を軽減する。本発明の好適実施例では、組立体の内部は
排気され、ポストは板を共に圧縮しようとする大気圧の
力を防ぐのを助ける。
【００６２】したがって、二つの板のシリコン枠は好適
には設置されたガスケットおよびポストの構成により好
適に分離されている。ガスケット材は薄いインジウムの
膜を付けた銅または金のような材料とし、板を共に移動
板用の、たとえば、図１および図２に示す本発明の実施
例用の、正確な平行間隔で結合し得るようにすることが
できる。この場合、ガスケット材は厚さの一様性を適切
に制御していなければならない。
【００６３】導電体ブリッジについて：図４で、板40の
斜視図は本発明によるマイクロムーバのばね構造13の電
気導線を示している。駆動コイルおよびトルクコイルへ
の電気導線25を非移動枠15から移動板12までシリコンば
ね13の上方を通すことができる。Ｃブリッジ導線および
Ｚ間隔導線は同様にばねの反対側を通すことができる。
読み書き要素からの導線のような他の電気導線もコイル
およびコンデンサの導体に未だ占有されていないばね上
方を通ることができる。別の導体については、すべての
ばねの厚さを板の共振周波数を維持するように減少すれ
ば、更に多数のばねを追加することができる。しかし、
これは電気構成要素の余地を作るのに大きさを増大し、
または記録空間を減少するという犠牲のもとに行なわれ
る。
【００６４】図１７は本発明によるマイクロムーバの板
170の臍の緒コネクタ172、173の斜視図を示す。図に示
すように、細井導線172は固定板171と移動板174との間
の隙間を跨ぐ、カプトンのような、柔軟絶縁体173の上
に付着している（運動を矢印１７５で示してある）。臍
の緒コネクタは移動板のＱに過大な影響を与えないよう
に、またはそのばね定数および／または共振周波数によ
り誤差運動を生じないように、充分細くなければならな
い。
【００６５】本発明をここでは好適実施例を参照して説
明しているが、当業者は本発明の精神および範囲から逸
脱することなく他の用途をここに述べたものに置き換え
得ることを容易に認めるであろう。たとえば、レーザが
ミラーを指すようにしてミラーを移動板に設置すること
ができる。本発明のこの実施例はレーザビームの方向変
換にまたはリンクビームを光電用途に変更するのに、ま
たは微小干渉計に、使用される。本発明の他の実施例は
ＸおよびＹの両方向に移動し得る単独板を提供する。本
発明のこの実施例は、折り返しばねの代わりに、一つの
複合磁石を板の下に設置した単独ばね、および板を両方
向に移動するように駆動するコイルを採用している。本
発明のこの実施例は顕微鏡の載物台のような用途または
微小ミラーを正確に位置決めしなければならない電子的
用途に使用することができる。すなわち、本発明のこの
実施例は汎用可動載物台となる。したがって、本発明は
特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。い
かに本発明の実施態様のいくつかを列記する。
【００６６】（実施態様１）移動板部分（１２、12a、1
2b；37）を支持する組み込み吊りばね（13、13b；38、4
0）を含む少なくとも一つの板（１０、10a、10b；3
9）、および前記移動板部分を平面電磁作動により駆動
する手段（22a、25a；22b、25b）、を備えているマイク
ロムーバ。 （実施態様２）第１の板（10a）がＸ方向に移動するよ
うになっており、第２の板（10b）がＹ方向に移動する
ようになっている二つの実質上同一の密接して設けられ
たシリコン板を備えている実施態様１に記載のマイクロ
ムーバ。
【００６７】（実施態様３）更に、第１の静止シリコン
板（39）、および前記板を、前記第１の静止板と反対
に、Ｘ方向およびＹ方向の双方に移動させるようになっ
ている複合ばねを備えた第２のシリコン板（37）、を備
えている実施態様１に記載のマイクロムーバ。 （実施態様４）前記組み込みばね（13、13b；38、40）
は前記移動板（12a、12b；37）の各隅または各側に形成
されたばねを備えている対称折り返しばね構成を備えて
いる実施態様１乃至３のいずれかに記載のマイクロムー
バ。 （実施態様５）互いに対面して密接して且つ平行に組立
てられ、90°離れた運動軸を有する少なくとも二つのシ
リコン板（10a、10b）を備えている実施態様１、２、お
よび４のいずれかに記載のマイクロムーバ。
【００６８】（実施態様６）前記移動板（12a、12b；3
7）は記録媒体および／または読み書き装置を載置する
ことができる表面を提供する実施態様１乃至５のいずれ
かに記載のマイクロムーバ。 （実施態様７）前記駆動手段は更に、Ｘ軸多極磁石（22
a）、Ｙ軸多極磁石（22b）、および組合せＸ軸／Ｙ軸多
極磁石（22a、22b）の少なくとも一つを備 えている実
施態様１乃至６のいずれかに記載のマイクロムーバ。 （実施態様８）前記多極磁石は更に、磁束帰路板（30）
を備えている実施態様７に記載のマイクロムーバ。
【００６９】（実施態様９）更に、前記マイクロムーバ
を密閉して囲む一つ以上のカバー（31）を備えているる
実施態様１乃至８のいずれかに記載のマイクロムーバ。 （実施態様１０）前記一つ以上のカバー（31）は更に、
一つ以上の間隔ポスト（28）、および封止ガスケット
（29）、を備えている実施態様９に記載のマイクロムー
バ。
【００７０】（実施態様１１）前記板は更に、一つ以上
の接触パッド（24a、24b）、および関連の電気導線（25
a、25b）を備えている実施態様１乃至１０のいずれかに
記載のマイクロムーバ。 （実施態様１２）前記駆動手段は更に、板の移動を行な
う少なくとも一つの駆動コイル（23；23a；23b）を備
え、前記駆動コイルの電流は前記磁石が発生する磁界と
反応して前記板を前記板吊りばねの力に抗して移動させ
る力を発生する実施態様１乃至１１のいずれかに記載の
マイクロムーバ。 （実施態様１３）前記駆動コイルは対称コイル（23a）
である実施態様１２に記載のマイクロムーバ。 （実施態様１４）前記駆動コイルは非対称コイル（23
b）である実施態様１２記載のマイクロムーバ。 （実施態様１５）前記磁石（22a、22b）は更に、モノリ
シック磁石構造に磁化された交番磁極を備えている実施
態様７乃至１４のいずれかに記載のマイクロムーバ。 （実施態様１６） 前記駆動手段（22a、25a；22b、25
b）は更に、前記駆動コイルにより発生された不必要な
トルクを相殺する補正トルクを発生する少なくとも一つ
のトルクコイル（21）を備えている実施態様１乃至１５
のいずれかに記載のマイクロムーバ。
【００７１】（実施態様１７）更に、相対平行板運動で
キャパシタンスを変えるようになっており、その変更に
従って出力信号を発生する少なくとも一つのキャパシタ
ンス位置センサ（90；100）を備えており、該位置セン
サは直交軸方向の運動および板の相対間隔には不感であ
る実施態様１乃至１６のいずれかに記載のマイクロムー
バ。 （実施態様１８）前記キャパシタンス位置センサ（10
0）は更に、前記ムー バ板の二つの上に形成された第１
および第２の重なりコンデンサから成る二つのコンデン
サ（Ｃ1、Ｃ2）を形成する三つのコンデンサ板（101、1
02、103）を備えており、前記二つのムーバ板の一方の
相対正移動は前記第１のコンデンサのキャパシタンスを
増加させると共に前記第２のコンデンサのキャパシタン
スを減少させ、同じムーバ板の相対負移動は前記第２の
コンデンサのキャパシタンスを増加させ、前記第１のコ
ンデンサのキャパシタンスを減少させる、実施態様１７
に記載のマイクロムーバ。
【００７２】（実施態様１９）更に、それぞれ前記第１
および第２のコンデンサに接続され、タイマに関連する
コンデンサのキャパシタンスが変わると、タイマの周波
数出力が変わるようになっている第１および第２のタイ
マ回路（105、106）、および前記第１および第２のコン
デンサと同じ漂遊キャパシタンスを有するが移動板を備
えていない、漂遊キャパシタンスの効果を相殺する第３
のコンデンサ／第３のタイマ、を備えている実施態様１
８に記載のマイクロムーバ。 （実施態様２０） 更に、板の間隔を制御し、維持する
少なくとも一つのＺコンデンサ（125）を備えている実
施態様１乃至１９のいずれかに記載のマイクロムーバ。 （実施態様２１）前記電気導線（25a、25b）は前記板の
いずれか一方または両方の側で、前記ばねの上方を前記
移動板まで引き回されている実施態様１１乃至２０のい
ずれかに記載のマイクロム ーバ。 （実施態様２２）更に、前記移動板と前記板の非移動部
分との間の隙間を跨ぐ柔軟な絶縁体（173）に形成され
た導線（172）を備えた臍の緒コネクタを備えている実
施態様１１乃至２１のいずれかに記載のマイクロムー
バ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適実施例による単結晶シリコンマイ
クロムーバの平面図である。
【図２】本発明の好適実施例によるマイクロムーバの分
解図である。
【図３】本発明の同等に好適な実施例による複合マイク
ロムーバの平面図である。
【図４】本発明に従って単結晶材から製作されるマイク
ロムーバ用移動板の（111）面およ び（411）面の詳細
斜視図である。
【図５】本発明によるマイクロムーバのリニアモータ装
置の概略断面図である。
【図６】本発明によるマイクロムーバの対称駆動コイル
およびトルクコイルの平面図である。
【図７】本発明によるマイクロムーバの非対称駆動コイ
ルおよびトルクコイルの平面図ある。
【図８】本発明によるマイクロムーバの、トルク補償を
説明する為のマイクロムーバの部分破断概略断面図であ
る。
【図９ａ】本発明の好適実施例によるキャパシタンスブ
リッジ位置センサの部分概略図／斜視図である。
【図９ｂ】図９ａのキャパシタンスブリッジ位置センサ
の概略図である。
【図１０ａ】本発明の代わりの、同等に好適の実施例に
よるキャパシタンスタイマ位置センサの部分概略図／斜
視図である。
【図１０ｂ】図１０ａのキャパシタンスタイマ位置セン
サの概略図である。
【図１０ｃ】図１０ａのキャパシタンスタイマ位置セン
サを組み込んだマイクロムーバの信号強度対板位置を描
くグラフである。
【図１１】本発明の他の、別の好適実施例によるキャパ
シタンスブリッジ位置センサの部分概略図／上面図であ
る。
【図１２】本発明によるマイクロムーバでＺ方向の力を
発生するのに使用されるZコンデンサ構造の斜視図であ
る。
【図１３】本発明による対向マイクロムーバ移動板間に
形成された四つの1mm2コンデンサについてコンデンサの
発生力およびばね力をコンデンサ間隔および電圧の関数
として描いたグラフである。
【図１４】本発明により前記板の間に形成された四つの
1mm2コンデンサについて対向マイクロムーバ移動板のＺ
コンデンサ間隔をコンデンサ電圧の関数として描いたグ
ラフである。
【図１５】本発明による、回復ばねと86ボルトに保持さ
れている四つの1mm2コンデンサとの間の動作平衡時対向
マイクロムーバ移動板について回復力対差動Ｚ変位を描
くグラフである。
【図１６】本発明によるマイクロムーバの対称コンデン
サ構造の斜視図である。
【図１７】本発明によるマイクロムーバ移動板の臍の緒
ケーブルの斜視図である。
【符号の説明】
10a、10b……板 12a、12b……移動板 13、13b……吊りばね 21……トルクコイル 22a、22b……多極磁石 23、23a、23b……駆動コイル 24a、24b……接触パッド 25、25b……導線 28……間隔ポスト 29……封止ガスケット 30……磁束帰路板 31……カバー 36……移動枠 37……移動板 38……吊りばね 39……非移動枠、静止枠 40……吊りばね 90……キャパシタンスブリッジ位置センサ 100……キャパシタンス位置センサ 101、102、103……コンデンサ極板 105、106、107……タイマ 125……Ｚコンデンサ 172……導線 173……絶縁体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】移動板部分を支持する組み込み吊りばねを
    含む少なくとも一つの板と、前記移動板部分を平面電磁
    作動により駆動する手段とを備えているマイクロムー
    バ。
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