JPH09283374A - Electret - Google Patents

Electret

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JPH09283374A
JPH09283374A JP9281796A JP9281796A JPH09283374A JP H09283374 A JPH09283374 A JP H09283374A JP 9281796 A JP9281796 A JP 9281796A JP 9281796 A JP9281796 A JP 9281796A JP H09283374 A JPH09283374 A JP H09283374A
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JP
Japan
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film
electret
sio
solid substrate
insulating film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9281796A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsuo Ichiya
光雄 一矢
Fumihiro Kasano
文宏 笠野
Rebuinaa Jiyatsukii
レヴィナー ジャッキー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H2059/009Electrostatic relays; Electro-adhesion relays using permanently polarised dielectric layers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H59/00Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
    • H01H59/0009Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electret capable of increasing the expected life even if the dimension is small. SOLUTION: An SiO2 film 101 is stuck on the fixed substrate 100 consisting of a silicon single crystalline wafer by the vapor phase by plasma, and the center of this SiO2 film 101 is charged to make an electret 18. The uncharged peripheral part of the SiO2 film becomes an insulating film 16 which protects the fixed substrate 100 and also insulates a fixed contact 19 and a metallic film layer 26 for junction from the fixed substrate 100.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エレクトレットの
中で、電気的に帯電した、SiO2 (二酸化珪素)の箔
又は薄層から作られたエレクトレットに関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electret made of an electrically charged foil or thin layer of SiO 2 (silicon dioxide).

【0002】[0002]

【従来の技術】永久的電分極を有する誘電体であるエレ
クトレットは、マイクロホン又は静電リレーの如き多く
の装置で用いられている。SiO2 からなるエレクトレ
ットは、重合体材料から作られたものに比較して幾つか
の利点、特に次のような利点を有する。つまり高い温度
で一層よい挙動を示し、また10μより小さい厚さに作
るこことができ、更にSi基体等の固体基板上に表面酸
化や、Si及び酸素を含有するプラズマから生じた気相
で直接付着させることにより、化学的に直接形成するこ
とが容易にできる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Electrets, which are dielectrics with permanent electric polarization, are used in many devices such as microphones or electrostatic relays. Electrets made of SiO 2 have several advantages over those made from polymeric materials, in particular: In other words, it behaves better at high temperatures, and can be made to a thickness of less than 10μ. Furthermore, surface oxidation on a solid substrate such as a Si substrate, or directly in a gas phase generated from plasma containing Si and oxygen By attaching, it can be easily chemically formed directly.

【0003】しかし、これらのSiO2 からなるエレク
トレツトを実現する現在知られている方式では、期待寿
命は重合体エレクトレツトの寿命より短く、そのような
期待寿命は一般に数カ月に限定されている。この期待寿
命を増大するため、電気的に帯電させる前にヘキサメチ
ルジシランザン(HMDS)でSiO2 を化学的に処理
することが提案されているが、この方法は操作しにく
く、得られる結果は満足できるものではない。
However, in the currently known methods for realizing these SiO 2 electrets, the life expectancy is shorter than that of polymer electrets, and such life expectancy is generally limited to several months. To increase this expected life, it has been proposed to chemically treat SiO 2 with hexamethyldisilanezan (HMDS) before electrically charging, but this method is difficult to operate and the results obtained are I'm not satisfied.

【0004】エレクトレツトに転化させるSiO2
を、Siからなる固体基板の直接表面酸化により得る場
合、それを電気的に帯電させる前にそのSiO2 層を加
熱することによる最終エレクトレツトの期待寿命に対す
る影響を研究することも提案されてきた〔ギュンテルそ
の他による文献、1991年9月ベルリンで開催された
第7回エレクトレット国際シンポジウム(the 7t
h international symposium
on eletrets)「ISE7」の出版予稿集
第663頁〜668頁〕 これらの研究では、予熱は期待寿命(life exp
eetancy)を著しく増大することはなく、反対に
これらのエレクトレットの或るものについては、その予
熱のエレクトレット帯電安定性に対する影響は、そのよ
うな安定性を「かなり減少」させることを示している。
When the SiO 2 layer to be converted into an electret is obtained by direct surface oxidation of a solid substrate made of Si, the expected life of the final electret by heating the SiO 2 layer before it is electrically charged. Has also been proposed to study the effects on the [Electret International Symposium at the 7th Electret International Symposium held in Berlin, September 1991 (the 7t
h international symposium
on eletrets) “ISE7”, Publication Proceedings, pp. 663 to 668] In these studies, preheating is the life expectancy (life exp).
For some of these electrets, on the contrary, the effect of preheating on electret charging stability does not significantly increase eetancy), indicating that such stability is "significantly reduced".

【0005】また特開平6−316766号によればS
i及び酸素を含有するプラズマから生じた気相中でSi
からなる固体基板上にSiO2 を形成し、熱処理した
後、電気的帯電から得られたエレクトレットは、著しく
長い期待寿命を示すことが実験によって示されており、
そのことは非常に驚くべき結果となっている。
According to JP-A-6-316766, S
Si in a gas phase generated from a plasma containing i and oxygen
Experiments have shown that the electret obtained from electrical charging after forming SiO 2 on a solid substrate consisting of and having a heat treatment shows a remarkably long life expectancy,
That is a very surprising result.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記電気的
帯電されたSiO2 からなるエレクトレットの寿命は、
その寸法と相関があることが判明した。例えば一辺が1
6.9mmの正方形のSiO2 のエレクトレットは、図
10に示すように帯電直後+300Vの表面電位であっ
た(実線)に対して、830日経過後+295Vであっ
た(破線)。
However, the life of the above electret made of electrically charged SiO 2 is as follows.
It was found to correlate with its size. For example, one side is 1
As shown in FIG. 10, the 6.9 mm square SiO 2 electret had a surface potential of +300 V immediately after charging (solid line), whereas it had a surface potential of +295 V after 830 days had passed (dashed line).

【0007】ところが、2.7775×1.55mmの
長方形のSiO2 のエレクトレットは図11に示すよう
に帯電直後+310Vの表面電位であった(実線)のに
対して、28日経過後+100Vであった(破線)。ま
た上記一辺が16.9mmの正方形のSiO2 エレクト
レットの中央部の表面電位は殆ど劣化が無かったのに対
して端部においてはかなり劣化していた。
However, the rectangular SiO 2 electret of 2.7775 × 1.55 mm had a surface potential of +310 V immediately after charging (solid line) as shown in FIG. 11, whereas it had a surface potential of +100 V after 28 days. (Dashed line). Further, the surface potential of the central portion of the square SiO 2 electret having one side of 16.9 mm was hardly deteriorated, whereas it was considerably deteriorated at the end portion.

【0008】上記の二つの現象は、SiO2 エレクトレ
ットにトラップされた電荷が急峻な電位差のある端部か
ら固体基板上へ移動することにより表面電位が劣化する
ものと考察される。本発明は上記の点に鑑みて為された
もので、その目的とするところは寸法が小さくても、期
待寿命を増大させることが可能なエレクトレットを提供
するにある。
It is considered that the above-mentioned two phenomena are that the electric potential trapped in the SiO 2 electret moves from the end having a steep potential difference onto the solid substrate to deteriorate the surface potential. The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an electret capable of increasing the expected life even if the size is small.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1の発明では、固体基板上にSiO2 膜を形成
し、このSiO2 膜の少なくとも周辺部を除いた一部を
帯電させて構成したことを特徴とし、帯電している膜と
帯電していない膜とが一体且つ連続しているため、帯電
している部位の端部から固定基板までの沿面距離を大き
くすることができ、そのためトラップされた電荷が固体
基板上へ沿面に沿って移動するのを防ぐことができ、結
果寸法が小さくても表面電位の劣化を抑えて期待寿命を
増大させることができ、しかも帯電されていない膜が固
体基板を保護する保護膜として作用する。
In order to achieve the above object, according to the invention of claim 1, a SiO 2 film is formed on a solid substrate, and at least a part of the SiO 2 film excluding the peripheral portion is charged. Since the charged film and the uncharged film are integrated and continuous, the creepage distance from the end of the charged part to the fixed substrate can be increased. Therefore, it is possible to prevent the trapped charges from moving along the creeping surface onto the solid substrate. As a result, even if the size is small, the deterioration of the surface potential can be suppressed and the expected life can be increased. The non-existing film acts as a protective film that protects the solid substrate.

【0010】請求項2の発明では、固体基板上にSiO
2 膜を形成するとともに、該SiO 2 膜の周辺の固定基
板上に絶縁膜を形成し、且つ該絶縁膜と上記SiO2
との境界部位では上記SiO2 膜の周辺部を絶縁膜上に
重ね、この重ねた部位以外のSiO2 膜を帯電させて構
成したたことを特徴とし、SiO膜の帯電部位の端部か
ら固体基板までの沿面距離を大きくすることができ、し
かも高抵抗の絶縁膜によりトラップされた電荷が固体基
板上へ沿面に沿って或いは絶縁膜を通して移動すること
を防ぐことができ、結果寸法が小さくても表面電位の劣
化を抑えて期待寿命を増大させることができ、また絶縁
膜により固定基板の保護が図れる。
According to the second aspect of the invention, SiO is formed on the solid substrate.
TwoA film is formed and the SiO TwoAnchoring groups around the membrane
An insulating film is formed on the plate, and the insulating film and the SiO 2Twofilm
At the boundary part withTwoThe peripheral part of the film is on the insulating film
Overlaid, SiO other than this overlaid partTwoCharge the membrane
It is characterized in that it is formed at the end of the charged portion of the SiO film.
It is possible to increase the creepage distance from the
Even if the charges trapped by the high resistance insulating film are solid
Moving along the surface of a plate or through an insulating film
Can be prevented, resulting in poor surface potential even with small dimensions.
The life expectancy can be increased by suppressing
The film protects the fixed substrate.

【0011】請求項3の発明では、固体基板上に絶縁膜
を形成するとともに該絶縁膜上にSiO2 膜を形成し、
該SiO2 膜を帯電させて構成したことことを特徴と
し、SiO膜の帯電部位の端部から固体基板までの沿面
距離を大きくすることができトラップされた電荷が固体
基板上へ沿面に沿って移動するのを防ぐことができ、し
かも高抵抗の絶縁膜によりトラップされた電荷がSiO
膜から下部の絶縁膜を通して固体基板へ移動することを
防ぐことが可能となり、そのため寸法が小さくても表面
電位の劣化を抑えて期待寿命を増大させることができ、
また絶縁膜により固定基板の保護が図れる。
According to the third aspect of the present invention, the insulating film is formed on the solid substrate and the SiO 2 film is formed on the insulating film.
It is characterized in that the SiO 2 film is charged, and the creepage distance from the end of the charged portion of the SiO film to the solid substrate can be increased, and trapped charges are transferred onto the solid substrate along the creeping surface. The charges trapped by the insulating film having a high resistance that can prevent the transfer of SiO
It is possible to prevent the film from migrating to the solid substrate through the insulating film under the film, so that even if the size is small, the deterioration of the surface potential can be suppressed and the expected life can be increased.
Further, the fixed substrate can be protected by the insulating film.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。 (実施の形態1)本実施の形態は、図2、図3に示すよ
うに静電力で駆動する静電リレーに用いたものである。
この静電リレーは、上部固定片1と、可動片2と、下部
固定片3とで構成され、上下の固定片1,3間に可動片
2をサンドイッチ状に挟持する構造となっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) This embodiment is used for an electrostatic relay driven by electrostatic force as shown in FIGS.
This electrostatic relay is composed of an upper fixed piece 1, a movable piece 2 and a lower fixed piece 3, and has a structure in which the movable piece 2 is sandwiched between the upper and lower fixed pieces 1 and 3.

【0013】可動片2は、図3に示すようにシリコン単
結晶ウェハを基体とするもので、可動電極4、固定接点
端子5、可動接点6、固定片接合用金属薄膜層7、電極
端子8等を形成している。可動電極4は可動片2の周辺
部より異方性エッチング等により、上下から凹部に加工
されたもので、外周はコの字状にエッチングされて可動
片2と切り離されその一端が可動片4と一体につながっ
た支持端部9となっており、可動電極4は上記支持端部
9を中心に揺動する。
The movable piece 2 is based on a silicon single crystal wafer as shown in FIG. 3, and has a movable electrode 4, a fixed contact terminal 5, a movable contact 6, a metal thin film layer 7 for joining fixed pieces, and an electrode terminal 8. Etc. are formed. The movable electrode 4 is processed into a concave portion from the upper and lower sides of the movable piece 2 by anisotropic etching or the like. The outer periphery of the movable electrode 4 is etched in a U shape and separated from the movable piece 2, and one end of the movable electrode 4 is removed. The movable electrode 4 swings around the support end 9 as a center.

【0014】よって可動電極4は、後述する上下の固定
片1、3に対して近接或いは離反するように動く。尚下
部固定片3の固定接点19から電気信号を取り出せるよ
うに可動片2の隅には切欠き13も設けられている。可
動接点6は、基体表面に形成した絶縁膜14上に設けら
れ、可動電極4の凹部により、2つの固定片1、3が可
動片2の上下に接合されるだけで固定接点12、固定接
点19との間にギャップを設けることができるようにな
っている。また上記金属薄膜層7及び固定接点端子5も
上記絶縁膜14上に形成されたもので、金属薄膜層7は
金或いは金合金層からなり、可動片2の基体であるシリ
コン単結晶ウェハに接続されている。
Therefore, the movable electrode 4 moves so as to approach or separate from the upper and lower fixed pieces 1 and 3 which will be described later. A notch 13 is also provided at the corner of the movable piece 2 so that an electric signal can be taken out from the fixed contact 19 of the lower fixed piece 3. The movable contact 6 is provided on the insulating film 14 formed on the surface of the base body, and the two fixed pieces 1 and 3 are simply joined to the upper and lower sides of the movable piece 2 by the concave portion of the movable electrode 4, so that the fixed contact 12 and the fixed contact are formed. It is designed so that a gap can be provided between the gap 19 and 19. The metal thin film layer 7 and the fixed contact terminal 5 are also formed on the insulating film 14, and the metal thin film layer 7 is made of a gold or gold alloy layer and is connected to the silicon single crystal wafer which is the base of the movable piece 2. Has been done.

【0015】上、下固定片1、3は可動片2と同様にシ
リコン単結晶ウェハを固体基板とするもので、図2、図
3に示すように固体基板表面に形成した絶縁膜15、1
6上にエレクトレット17、18、固定接点12、1
9、可動片接合用の金或いは金合金層からなる金属薄膜
層25、26等を夫々形成し、エレクトレット17と一
体に設けた固定電極10は電極端子23を通じて接続さ
れ、エレクトレット18と一体に設けた固定電極11は
下固定片3の基体裏面で構成される電極端子に接続され
る。
Similar to the movable piece 2, the upper and lower fixed pieces 1 and 3 use a silicon single crystal wafer as a solid substrate. As shown in FIGS. 2 and 3, an insulating film 15 or 1 formed on the surface of the solid substrate.
6 on the electrets 17, 18, fixed contacts 12, 1
9. Metal thin film layers 25, 26, etc. made of gold or gold alloy layers for joining movable pieces are respectively formed. The fixed electrode 10 provided integrally with the electret 17 is connected through the electrode terminal 23 and provided integrally with the electret 18. The fixed electrode 11 is connected to an electrode terminal formed on the back surface of the base of the lower fixed piece 3.

【0016】可動片2の上、下面に設けた上記固定接点
端子5は上記上、下固定片1、3の固定接点12、19
に接続される固定接点端子である。而して、可動片2の
上下の接合用金属薄膜層7と上下の固定片1、3の接合
用金属薄膜層25、26とが合わさるようにして可動片
2と上下の固定片1、3を接触させ、適当な圧力を加え
ながら加熱すると接合用金属薄膜層7と25、又7と2
6とが互いに基体のシリコンとともに共晶化して、図2
に示すように機械的にも、電気的にも接続されることに
なるのである。
The fixed contact terminals 5 provided on the upper and lower surfaces of the movable piece 2 are fixed contacts 12 and 19 of the upper and lower fixed pieces 1 and 3, respectively.
Is a fixed contact terminal connected to. Thus, the movable piece 2 and the upper and lower fixed pieces 1, 3 are arranged so that the upper and lower joining metal thin film layers 7 of the movable piece 2 and the upper and lower fixed piece 1, 3 of the joining metal thin film layers 25 and 26 are brought together. When they are brought into contact with each other and heated while applying an appropriate pressure, the bonding metal thin film layers 7 and 25, or 7 and 2
2 and 6 are eutecticized together with the base silicon, and FIG.
As shown in, the connection is made both mechanically and electrically.

【0017】本実施の形態では上部固定片1のエレクト
レット17の可動電極4に面している表面がマイナス、
下部固定片3のエレクトレット18の可動電極4に面し
ている表面がプラスとなるように永久分極している。さ
て可動電極4に電極端子8、23を用いてマイナスの電
圧を印如した場合、上部エレクトレット17と可動電極
4には反発力、下部エレクトレット18と可動電極4に
は吸収力が発生するため、可動電極4に下部エレクトレ
ット18側に傾こうとするトルクが発生する。この場
合、反発力、吸収力の両者が同じ向きのトルクに寄与す
るので非常に大きな接点圧を得ることができる。逆に可
動電極4にプラスの電圧を印加した場合、上部エレクト
レット17と可動電極4には吸収力が、また可動電極4
と下部エレクトレット18には反発力が働き、可動電極
4に上部エレクトレット17側に傾こうとするトルクが
発生する。この場合、場合、反発力、吸収力の両者が同
じ向きのトルクに寄与するので非常に大きな接点圧を得
ることができる。
In this embodiment, the surface of the electret 17 of the upper fixed piece 1 facing the movable electrode 4 is minus,
The surface of the electret 18 of the lower fixed piece 3 facing the movable electrode 4 is permanently polarized so as to be positive. When a negative voltage is applied to the movable electrode 4 by using the electrode terminals 8 and 23, a repulsive force is generated between the upper electret 17 and the movable electrode 4, and an absorbing force is generated between the lower electret 18 and the movable electrode 4. A torque that tends to lean toward the lower electret 18 is generated in the movable electrode 4. In this case, both the repulsive force and the absorbing force contribute to the torque in the same direction, so that a very large contact pressure can be obtained. On the contrary, when a positive voltage is applied to the movable electrode 4, the upper electret 17 and the movable electrode 4 have absorption power, and the movable electrode 4
Then, a repulsive force acts on the lower electret 18, and a torque that tends to tilt toward the upper electret 17 side is generated in the movable electrode 4. In this case, since both the repulsive force and the absorbing force contribute to the torque in the same direction, a very large contact pressure can be obtained.

【0018】ここで本実施の形態のエレクトレットにつ
いて、下部固定片3に形成したエレクトレット18を取
り上げて更に詳説する。まず図1に示すように下部固定
片3を構成するシリコン単結晶ウェハからなる固体基板
100上にSiO2 膜101をプラズマによる気相によ
り付着形成し、このSiO2 膜101の中央部を帯電さ
せてエレクトレット18を構成する。帯電されていない
SiO2 膜101の周辺部分は絶縁膜16となり、固体
基板100を保護するとともに、固定接点19や接合用
金属薄膜層26と固体基板100とを絶縁する。また帯
電部であるエレクトレット18から導体である接合用金
属薄膜層26までの沿面距離d1 と、エレクトレット1
8から導体である固定接点16までの沿面距離d2 をエ
レクトレット18の端部から固体基板100へ沿面に沿
って電荷が移動するのを防止するのに十分な距離として
いる。
Here, the electret of the present embodiment will be described in more detail by taking the electret 18 formed on the lower fixed piece 3. First, as shown in FIG. 1, a SiO 2 film 101 is adhered and formed on a solid substrate 100 made of a silicon single crystal wafer constituting the lower fixing piece 3 by a gas phase of plasma, and the central portion of the SiO 2 film 101 is charged. Configure the electret 18. The peripheral portion of the uncharged SiO 2 film 101 serves as an insulating film 16, which protects the solid substrate 100 and also insulates the fixed contact 19 and the bonding metal thin film layer 26 from the solid substrate 100. Also, the creepage distance d 1 from the electret 18 which is the charging portion to the metal thin film layer 26 for bonding which is the conductor, and the electret 1
The creepage distance d 2 from 8 to the fixed contact 16 which is a conductor is set to a distance sufficient to prevent the movement of charges from the end of the electret 18 to the solid substrate 100 along the creepage.

【0019】尚図1では下部固定片3のエレクトレット
18を示しているが、上部固定片1のエレクトレット1
7も同様に構成されるのは言うまでもない。このように
本実施の形態のエレクトレット18(或いは17)は固
体基板100上に形成されたSiO2 膜101の中央部
を帯電させて構成されたもので、このエレクトレット1
8(或いは17)の周辺部に帯電されていないSiO2
膜101が存在し、且つ帯電されていないSiO101
とエレクトレット18(或いは17)のSiO2 膜とが
同一で且つ連続しているSiO2 膜100により構成さ
れることにより、エレクトレット18(或いは17)の
端部と固体基板100との間の沿面距離を十分に大きく
することができ、そのためエレクトレット18(或いは
17)の端部から固体基板100や他の導体へ電荷が移
動するのを防止できる。また帯電されていない部分のS
iO2 膜101は固体基板100の保護膜として作用す
るので、エレクトレット18(或いは17)と保護膜生
成のプロセスを共通化できるので無駄が無い。
Although the electret 18 of the lower fixed piece 3 is shown in FIG. 1, the electret 1 of the upper fixed piece 1 is shown.
It goes without saying that 7 is also configured similarly. As described above, the electret 18 (or 17) of the present embodiment is configured by charging the central portion of the SiO 2 film 101 formed on the solid substrate 100.
8 (or 17) around the uncharged SiO 2
SiO 101 in which film 101 is present and is not charged
And the SiO 2 film of the electret 18 (or 17) are formed of the same and continuous SiO 2 film 100, the creepage distance between the end of the electret 18 (or 17) and the solid substrate 100 is increased. Can be made sufficiently large, so that the charge can be prevented from moving from the end of the electret 18 (or 17) to the solid substrate 100 or another conductor. In addition, S of the uncharged part
Since the iO 2 film 101 acts as a protective film of the solid substrate 100, the process of forming the protective film can be shared with the electret 18 (or 17), and there is no waste.

【0020】(実施の形態2)本実施の形態のエレクト
レットも実施の形態1と同様に静電リレーに用いるもの
であるが、本実施の形態のエレクトレットは次のような
特徴がある。ここでは静電リレーの下部固定片3に形成
したエレクトレット18を取り上げて詳説する。
(Embodiment 2) The electret of this embodiment is also used for an electrostatic relay as in Embodiment 1, but the electret of this embodiment has the following features. Here, the electret 18 formed on the lower fixing piece 3 of the electrostatic relay will be described in detail.

【0021】まず図4に示すように下部固定片3を構成
するシリコン単結晶ウェハからなる固体基板100上の
中央部に隙間ができるように抵抗率の高いSiO2 膜に
よる絶縁膜16を形成する。そして絶縁膜16の中央部
の隙間にプラズマによる気相によりSiO2 膜101を
付着形成して帯電させることによりエレクトレット18
を設けるとともにこのエレクトレット18を構成するS
iO2 膜101の帯電していない周辺部分を上記絶縁膜
16の内側周縁上に重ならせている。
First, as shown in FIG. 4, an insulating film 16 made of a SiO 2 film having a high resistivity is formed so as to form a gap in the central portion on a solid substrate 100 made of a silicon single crystal wafer constituting the lower fixing piece 3. . Then, the SiO 2 film 101 is adhered and formed in the gap in the central portion of the insulating film 16 by a gas phase by plasma, and the electret 18 is charged.
S that composes the electret 18 with
The non-charged peripheral portion of the iO 2 film 101 overlaps the inner peripheral edge of the insulating film 16.

【0022】絶縁膜16はSi基板100を保護すると
ともに、固定接点19や接合用金属薄膜層26とシリコ
ン基体100とを絶縁するためのものである。そして帯
電部であるエレクトレット18から導体である接合用金
属薄膜層26までの距離d1と、エレクトレット18か
ら導体である固定接点19までの距離d2 をエレクトレ
ット18の端部から固体基板100へ沿面に沿って電荷
が移動するのを防止するのに十分な距離としている。
The insulating film 16 protects the Si substrate 100 and also insulates the fixed contact 19 and the bonding metal thin film layer 26 from the silicon substrate 100. The distance d 1 from the electret 18 which is the charging portion to the metal thin film layer 26 for bonding which is a conductor and the distance d 2 from the fixed contact 19 which is a conductor to the conductor are measured from the end of the electret 18 to the solid substrate 100. The distance is sufficient to prevent the movement of charges along the.

【0023】また絶縁膜16は帯電されたSiO2 膜1
01と比べ、十分大きい抵抗率を持っているため帯電さ
れたエレクトレット18の端部より帯電されていない絶
縁膜16を通して電荷が固体基板100へ移動すること
を防ぐ。尚図4では下部固定片3のエレクトレット18
を示しているが、上部固定片1のエレクトレット17も
同様に構成されるのは言うまでもない。
The insulating film 16 is a charged SiO 2 film 1.
Since it has a sufficiently high resistivity as compared with 01, charges are prevented from moving to the solid substrate 100 through the insulating film 16 which is not charged from the end of the electret 18 which is charged. In FIG. 4, the electret 18 of the lower fixed piece 3
However, it goes without saying that the electret 17 of the upper fixed piece 1 is also configured in the same manner.

【0024】図5、図6は本実施の形態のエレクトレッ
ト18(或いは17)を用いた静電リレーの断面図及び
分解斜視図を示し、この図示する静電リレーの構造は実
施の形態1と基本的には同じ構造であるため、図2、図
3で示した静電リレーと同じ構成要素には同じ番号、記
号を付して説明は省略する。このように本実施の形態で
は固体基板100上に形成されたSiO2 膜101を帯
電させてエレクトレット18(或いは17)を構成した
もので、エレクトレット18(或いは17)の周辺部に
帯電されていないSiO2 膜が周辺の絶縁膜16に重な
るように形成されているため、エレクトレット18(或
いは17)の端部から固体基板100までの沿面距離を
十分に大きくすることができ、そのためエレクトレット
18(或いは17)の端部から固体基板100や他の導
体へ電荷が移動するのを防止できる。
5 and 6 are a sectional view and an exploded perspective view of an electrostatic relay using the electret 18 (or 17) of the present embodiment. The electrostatic relay structure shown in the drawings is the same as that of the first embodiment. Since they have basically the same structure, the same components and elements as those of the electrostatic relay shown in FIGS. 2 and 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As described above, in this embodiment, the SiO 2 film 101 formed on the solid substrate 100 is charged to form the electret 18 (or 17), and the periphery of the electret 18 (or 17) is not charged. Since the SiO 2 film is formed so as to overlap the peripheral insulating film 16, the creepage distance from the end of the electret 18 (or 17) to the solid substrate 100 can be made sufficiently large, and therefore the electret 18 (or It is possible to prevent electric charges from moving from the end of 17) to the solid substrate 100 or another conductor.

【0025】(実施の形態3)本実施の形態のエレクト
レットも実施の形態1、2と同様に静電リレーに用いる
ものであるが、本実施の形態のエレクトレットは次のよ
うな特徴がある。ここでは静電リレーの下部固定片3に
形成したエレクトレット18を取り上げて詳説する。
(Embodiment 3) The electret of this embodiment is also used for an electrostatic relay as in Embodiments 1 and 2, but the electret of this embodiment has the following features. Here, the electret 18 formed on the lower fixing piece 3 of the electrostatic relay will be described in detail.

【0026】まず図7に示すように下部固定片3を構成
するシリコン単結晶ウェハからなる固体基板100上に
Si3 4 膜からなる絶縁膜16を形成し、この絶縁膜
16の中央部の上面に更にSiO2 膜101を形成する
とともにこのSiO2 膜101を帯電させエレクトレッ
ト18を構成している。絶縁膜16はSi基板100を
保護するとともに、固定接点19や接合用金属薄膜層2
6とシリコン基体100とを絶縁するためのものであ
る。帯電部であるエレクトレット18から導体である接
合用金属薄膜26までの距離d1 と、エレクトレット1
8から導体である固定接点16までの距離d2 をエレク
トレット18の端部から固体基板100へ沿面に沿って
電荷が移動するのを防止するのに十分な距離としてい
る。
First, as shown in FIG. 7, an insulating film 16 made of a Si 3 N 4 film is formed on a solid substrate 100 made of a silicon single crystal wafer constituting the lower fixing piece 3, and a central portion of the insulating film 16 is formed. The SiO 2 film 101 is further formed on the upper surface and the SiO 2 film 101 is charged to form the electret 18. The insulating film 16 protects the Si substrate 100, and also fixes the fixed contacts 19 and the metal thin film layer 2 for bonding.
6 for insulating the silicon substrate 100 from each other. The distance d 1 from the electret 18 that is the charging portion to the metal thin film 26 for bonding that is the conductor, and the electret 1
The distance d 2 from 8 to the fixed contact 16 which is a conductor is set to a distance sufficient to prevent the movement of charges from the end of the electret 18 to the solid substrate 100 along the surface.

【0027】尚上記絶縁膜16上に固定基板100と同
じ材質のポリシリコンの膜を形成し、その上にエレクト
レット18を形成するためのSiO2 膜を形成しても良
い。尚図7では下部固定片3のエレクトレット18を示
しているが、上部固定片1のエレクトレット17も同様
に構成されるのは言うまでもない。図8、図9は本実施
の形態のエレクトレット18(或いは17)を用いた静
電リレーの断面図及び分解斜視図を示し、この図示する
静電リレーの構造は実施の形態1と基本的には同じ構造
であるため、図2、図3で示した静電リレーと同じ構成
要素には同じ番号、記号を付して説明は省略する。
A polysilicon film made of the same material as the fixed substrate 100 may be formed on the insulating film 16, and a SiO 2 film for forming the electret 18 may be formed thereon. Although the electret 18 of the lower fixed piece 3 is shown in FIG. 7, it goes without saying that the electret 17 of the upper fixed piece 1 is also configured in the same manner. 8 and 9 are a sectional view and an exploded perspective view of an electrostatic relay using the electret 18 (or 17) of the present embodiment, and the electrostatic relay structure shown is basically the same as that of the first embodiment. Have the same structure, the same components as those of the electrostatic relay shown in FIG. 2 and FIG.

【0028】このように本実施の形態では固体基板10
0上に形成されたSi3 4 膜からなる絶縁膜16上に
エレクトレット18(或いは17)を構成するSiO2
膜を形成することにより、エレクトレット18(或いは
17)の寸法が小さくても端部から沿面に沿って電荷が
固体基板100へ移動するのを防ぎ、且つエレクトレッ
ト18から絶縁膜16を通って固体基板100へ電荷が
移動するのを防ぐことができる。またSiN膜たる絶縁
膜16は固体基板I00の保護として作用するので、エ
レクトレットと保護膜生成のプロセスとを共通化できて
無駄がない。
As described above, in the present embodiment, the solid substrate 10 is
SiO 2 forming the electret 18 (or 17) on the insulating film 16 made of Si 3 N 4 film formed on
By forming the film, even if the size of the electret 18 (or 17) is small, it is possible to prevent charges from moving from the end portion along the creeping surface to the solid substrate 100, and to pass from the electret 18 through the insulating film 16 to the solid substrate. It is possible to prevent the charge from moving to 100. Further, since the insulating film 16 as the SiN film acts as a protection of the solid substrate 100, the electret and the process of forming the protective film can be made common and there is no waste.

【0029】尚上記各実施の形態のエレクトレット1
7、18はSiO2 膜を帯電させることにより構成され
たものであるが、珪素系の無機絶縁膜、例えばSi3
4 膜やSiO2 とSi3 4 の複合体(SiON)の膜
を用いてエレクトレットを構成しても同様な効果が期待
できる。
The electret 1 according to each of the above-mentioned embodiments.
Reference numerals 7 and 18 are formed by charging a SiO 2 film, but a silicon-based inorganic insulating film such as Si 3 N
The same effect can be expected when the electret is formed by using four films or a film of a composite of SiO 2 and Si 3 N 4 (SiON).

【0030】[0030]

【発明の効果】請求項1の発明は、固体基板上にSiO
2 膜を形成し、このSiO2 膜の少なくとも周辺部を除
いた一部を帯電させて構成したので、帯電している部位
の端部から固定基板までの沿面距離を大きくすることが
でき、そのためトラップされた電荷が固体基板上へ沿面
に沿って移動するのを防ぐことができ、結果寸法が小さ
くても表面電位の劣化を抑えて期待寿命を増大させるこ
とができ、しかも帯電されていない膜が固体基板を保護
する保護膜として作用するという効果があり、その上該
保護膜とエレクトレット部位の生成のプロセスを共通化
できて、製造上の無駄がないという効果がある。
According to the invention of claim 1, SiO is formed on a solid substrate.
Since two films are formed and a part of this SiO 2 film excluding at least the peripheral part is charged, it is possible to increase the creepage distance from the end of the charged part to the fixed substrate. It is possible to prevent trapped charges from moving along a creeping surface onto a solid substrate, suppress deterioration of the surface potential and increase the expected life even if the dimensions are small, and yet an uncharged film. Has an effect of acting as a protective film for protecting the solid substrate, and further, there is an effect that the process of forming the electret portion can be shared with the protective film, and there is no waste in manufacturing.

【0031】請求項2の発明は、固体基板上にSiO2
膜を形成するとともに、該SiO2膜の周辺の固定基板
上に絶縁膜を形成し、且つ該絶縁膜と上記SiO2 膜と
の境界部位では上記SiO2 膜の周辺部を絶縁膜上に重
ね、この重ねた部位以外のSiO2 膜を帯電させて構成
したので、SiO膜の帯電部位の端部から固体基板まで
の沿面距離を大きくすることができ、しかも高抵抗の絶
縁膜によりトラップされた電荷が固体基板上へ沿面に沿
って或いは絶縁膜を通して移動することを防ぐことがで
き、結果寸法が小さくても表面電位の劣化を抑えて期待
寿命を増大させることができ、また絶縁膜により固定基
板の保護が図れるという効果がある。
According to a second aspect of the invention, SiO 2 is formed on the solid substrate.
To form a film, the SiO 2 film near the insulating film is formed on a fixed substrate, and the boundary portion between the insulating film and the SiO 2 film overlapping peripheral portion of the SiO 2 film on the insulating film Since the SiO 2 film other than the overlapped portion is charged, the creepage distance from the end of the charged portion of the SiO film to the solid substrate can be increased, and the high resistance insulating film traps it. It is possible to prevent charges from moving along the surface of the solid substrate or through the insulating film, and even if the dimensions are small, it is possible to suppress the deterioration of the surface potential and increase the expected life. There is an effect that the substrate can be protected.

【0032】請求項3の発明は、固体基板上に絶縁膜を
形成するとともに該絶縁膜上にSiO2 膜を形成し、該
SiO2 膜を帯電させて構成したので、SiO膜の帯電
部位の端部から固体基板までの沿面距離を大きくするこ
とができトラップされた電荷が固体基板上へ沿面に沿っ
て移動するのを防ぐことができ、しかも高抵抗の絶縁膜
によりトラップされた電荷がSiO膜から下部の絶縁膜
を通して固体基板へ移動することを防ぐことが可能とな
り、そのため寸法が小さくても表面電位の劣化を抑えて
期待寿命を増大させることができ、また絶縁膜により固
定基板の保護が図れるという効果がある。
According to the third aspect of the present invention, the insulating film is formed on the solid substrate, the SiO 2 film is formed on the insulating film, and the SiO 2 film is charged. The creepage distance from the edge to the solid substrate can be increased, the trapped charges can be prevented from moving along the creepage on the solid substrate, and the charges trapped by the high resistance insulating film are It is possible to prevent migration from the film to the solid substrate through the insulating film below, so that even if the dimensions are small, the deterioration of the surface potential can be suppressed and the expected life can be extended, and the insulating film protects the fixed substrate. There is an effect that can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)は本発明の実施の形態1の上面図であ
る。(b)は本発明の実施の形態1のA−A’断面図で
ある。
FIG. 1A is a top view of a first embodiment of the present invention. (B) is an AA 'sectional view of Embodiment 1 of the present invention.

【図2】同上を用いた静電リレーの側面断面図である。FIG. 2 is a side sectional view of an electrostatic relay using the same as above.

【図3】同上を用いた静電リレーの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of an electrostatic relay using the same as above.

【図4】(a)は本発明の実施の形態2の上面図であ
る。(b)は本発明の実施の形態2のA−A’断面図で
ある。
FIG. 4A is a top view of the second embodiment of the present invention. (B) is an AA 'sectional view of Embodiment 2 of the present invention.

【図5】同上を用いた静電リレーの側面断面図である。FIG. 5 is a side sectional view of an electrostatic relay using the same as above.

【図6】同上を用いた静電リレーの分解斜視図である。FIG. 6 is an exploded perspective view of an electrostatic relay using the same as above.

【図7】(a)は本発明の実施の形態3の上面図であ
る。(b)は本発明の実施の形態3のA−A’断面図で
ある。
FIG. 7A is a top view of the third embodiment of the present invention. FIG. 6B is a sectional view taken along the line AA ′ of the third exemplary embodiment of the present invention.

【図8】同上を用いた静電リレーの側面断面図である。FIG. 8 is a side sectional view of an electrostatic relay using the same as above.

【図9】同上を用いた静電リレーの分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view of an electrostatic relay using the same as above.

【図10】従来例の寿命説明図である。FIG. 10 is a life explanatory diagram of a conventional example.

【図11】別の従来例の寿命説明図である。FIG. 11 is a life explanatory diagram of another conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

3 固定片 11 固定電極 18 エレクトレット 100 固体基板 101 SiO2 膜 16 絶縁膜 19 固定接点 26 接合用金属薄膜層3 Fixed Piece 11 Fixed Electrode 18 Electret 100 Solid Substrate 101 SiO 2 Film 16 Insulating Film 19 Fixed Contact 26 Metal Thin Film Layer for Bonding

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】固体基板上にSiO2 膜を形成し、このS
iO2 膜の少なくとも周辺部を除いた一部を帯電させて
構成したことを特徴とするエレクトレット。
1. A SiO 2 film is formed on a solid substrate, and the S
An electret, characterized in that at least a part of the iO 2 film excluding the peripheral portion is charged.
【請求項2】固体基板上にSiO2 膜を形成するととも
に、該SiO2 膜の周辺の固定基板上に絶縁膜を形成
し、且つ該絶縁膜と上記SiO2 膜との境界部位では上
記SiO2 膜の周辺部を絶縁膜上に重ね、この重ねた部
位以外のSiO 2 膜を帯電させて構成したことを特徴と
するエレクトレット。
2. SiO on a solid substrateTwoWhen forming a film
And the SiOTwoForm an insulating film on the fixed substrate around the film
And the insulating film and the above-mentioned SiOTwoAbove at the boundary with the membrane
Notation SiOTwoThe peripheral part of the film is overlaid on the insulating film, and this overlapped part
Other than SiO TwoThe feature is that the film is charged
Electret to do.
【請求項3】固体基板上に絶縁膜を形成するとともに該
絶縁膜上にSiO2膜を形成し、該SiO2 膜を帯電さ
せて構成したことを特徴とするエレクトレット。
3. An electret, characterized in that an insulating film is formed on a solid substrate, a SiO 2 film is formed on the insulating film, and the SiO 2 film is charged.
JP9281796A 1996-04-15 1996-04-15 Electret Withdrawn JPH09283374A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8164231B2 (en) 2006-11-10 2012-04-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Electret device comprising electret film formed on main surface of substrate and electrostatic operating apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8164231B2 (en) 2006-11-10 2012-04-24 Sanyo Electric Co., Ltd. Electret device comprising electret film formed on main surface of substrate and electrostatic operating apparatus

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