KR101036063B1 - 액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기 - Google Patents

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Abstract

빔의 휨의 영향을 저감함으로써, 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기를 제공한다. 제1 고정단부로부터 제1 접속단부까지 연장되는 제1 빔과, 제1 고정단부와, 기판을 연결하고, 제1 빔을 기판의 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제1 고정부와, 제2 접속단부로부터 제1 작용단부까지 연장되고, 제1 빔과 나란히 설치되고, 제1 작용단부로부터 제2 접속단부를 향해서 연장된 제1 슬릿에 의해 분할된 제1 분할부를 갖는 제2 빔과, 제1 접속단부와, 제2 접속단부를 연결하고, 제2 빔을 기판의 주면의 상방에 간극을 두고 유지되는 제1 접속부와, 제1 분할부의 제1 작용단부측의 일부에 대향하고, 기판의 주면에 설치된 제1 고정 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터가 제공된다.
Figure R1020080135544
액추에이터, 제1 빔, 제2 빔, 제1 접속부, 제1 분할부

Description

액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기{ACTUATOR AND ELECTRONIC DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 압전 구동 방식의 액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기에 관한 것이다.
MEMS(Micro-electro-mechanical System) 액추에이터는 각종 광스위치, 통신회로, 전자 기기에 사용되는 용량 가변 캐패시터나 마이크로 스위치 등으로의 응용이 기대되고 있다.
MEMS 액추에이터의 구동 기구로서는 빔을 정전력, 열응력, 전자력, 압전력 등의 구동 기구로 굴곡 변위시키는 방법이 있다. 이 중에서, 압전 구동 방식은 저 소비 전력, 저 구동 전압이라고 하는 특징 외에 구동 전압에 의해 가동 전극이 고정 전극으로 pul1-in 하지 않기 때문에, 액추에이터를 연속적으로 크게 변화시킬 수 있고, 용량 변화율이 크다고 하는 특징이 있어, 특히 주목받고 있다.
그러나, 압전 구동형 액추에이터는 압전막을 상하 전극 사이에 끼운 길고 얇은 빔 구조를 갖기 때문에 압전막이나 상하 전극의 재료의 약간의 잔류 응력에 의해, 빔이 상하로 휘어버린다. 예를 들어, 빔이 고정 전극측으로 휘면 가동 전극이 고정 전극에 접촉해 버려, MEMS 가변 캐패시터는 높은 용량값을 나타낸 채로 정전 용량이 변화되지 않고, 또한, MEMS 스위치는 ON 상태를 유지한 채로 OFF 상태로 변화하지 않게 된다. 한편, 빔이 고정 전극측과 반대측으로 휘면 가동 전극이 고정 전극으로부터 떨어져 버려, 통상의 구동 전압의 범위에 있어서, MEMS 가변 캐패시터는 낮은 용량값을 나타낸 채로 정전 용량은 거의 변화되지 않고, 또한, MEMS 스위치는 OFF 상태를 유지한 채로 ON 상태로 변화하지 않게 된다.
이 빔의 휨의 문제에 대하여 되접기 구조를 갖는 액추에이터가 제안되어 있다(특허 문헌1). 그러나, 액추에이터의 빔의 휨은 구면 형상이기 때문에, 이 되접기 구조의 액추에이터에서는 휨의 해소는 불충분했다. 이로 인해, 이 구조의 액추에이터에 의해 가변 캐패시터를 제작했을 경우, 가동 전극과 고정 전극의 접촉 면적을 크게 할 수가 없어 정전 용량의 최대값(최대 정전 용량)이 작았다. 또한, 인가 전압에 대한 정전 용량의 변화는 최대 정전 용량 부근에서 급준한 변화를 나타내어 정전 용량의 제어가 곤란했다.
<특허 문헌1> : 일본 특허 출원 공개2006-87231호 공보
본 발명은 상기의 과제에 기초한 것으로, 그 목적은 빔의 휨의 영향을 저감함으로써, 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 형태에 따르면 기판과, 제1 하부 전극과, 제1 상부 전극과, 상기 제1 하부 전극과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 압전막을 포함하고, 제1 고정단부로부터 제1 접속단부까지 연장되는 제1 빔과, 상기 제1 고정단부와, 상기 기판을 연결하고, 상기 제1 빔을 상기 기판의 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제1 고정부와, 제2 하부 전극과, 제2 상부 전극과, 상기 제2 하부 전극과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 압전막을 포함하고, 제2 접속단부로부터 제1 작용단부까지 연장되고, 상기 제1 빔과 나란히 설치되어, 상기 제1 작용단부로부터 상기 제2 접속단부를 향해서 연장된 제1 슬릿에 의해 분할된 제1 분할부를 갖는 제2 빔과, 상기 제1 접속단부와, 상기 제2 접속단부를 연결하고, 상기 제2 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 유지하는 제1 접속부와, 상기 제1 분할부의 상기 제1 작용단부측의 일부에 대향하고, 상기 기판의 상기 주면에 설치된 제1 고정 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터가 제공된다.
본 발명의 다른 일 형태에 따르면 상기의 액추에이터를, 용량 가변 캐패시터와 고주파 스위치 중 적어도 어느 하나로서 갖는 전기 회로를 구비한 것을 특징으 로 하는 전자 기기가 제공된다.
본 발명에 따르면 빔의 휨의 영향을 저감함으로써, 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터 및 이를 사용한 전자 기기가 제공된다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대해서 도면을 참조해서 상세하게 설명한다.
또한, 이하의 각 도면에 대해서는 기출 도면에 관해서 전술한 것과 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 상세한 설명은 적절히 생략한다.
[제1 실시 형태]
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도2는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도3은 도1의 B-B'선 단면도이다.
도1 내지 도3에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터(10)는 기판(101)과, 기판(101)의 주면(102)의 상방에 설치되고, 제1 고정단부(111)로부터 제1 접속단부(114)까지 연장된 제1 빔(110)을 구비한다. 그리고, 제1 고정단부(111)와, 기판(101)의 주면(102)을 연결하고, 제1 빔(110)을 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(141)을 두고 지지하는 제1 고정부(140)를 더 구비한다. 즉, 제1 빔(110)은 제1 고정부(140)에 의해, 기판(101)의 상방에 간 극(141)을 두고 유지되어 있다.
또한, 본 도면 및 이후의 각 도면에 있어서, 제1 빔(110)의 연장 방향, 즉 A-A'선 방향을 X축으로 하고, 기판(101)의 주면(102)과 평행하고 X축에 직교하는 방향을 Y축으로 하여 X 축과 Y축에 직교하는[즉 주면(102)에 수직한] 방향을 Z축으로 한다.
또한, 액추에이터(10)는 제2 접속단부(214)로부터 제1 작용단부(211)까지 연장되고, 제1 빔(110)과 나란히 설치된 제2 빔(210)을 더 구비한다. 그리고, 제1 빔(110)의 제1 접속단부(114)와, 제2 빔(210)의 제2 접속단부(214)를 연결하고, 제2 빔(210)을 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(142)을 두고 유지하는 제1 접속부(131)를 더 구비한다. 즉, 제2 빔(210)은 제1 접속부(131) 및 제1 빔(110)을 통하여 제1 고정부(140)에 의해, 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(142)을 두고 유지되어 있다.
그리고, 도1에 나타낸 바와 같이 제2 빔(210)은 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)를 향한 방향으로 연장되어서 설치된 제1 슬릿(222)에 의해 분할된 제1 분할부(221)를 갖는다. 도1에 도시한 예에서는 제1 슬릿(222)은 1개의 슬릿이며, 제1 분할부(221)는 2개의 분할부, 즉, 분할부(221a) 및 분할부(221b)를 갖는다.
그리고, 액추에이터(10)는 제2 빔(210)의 제1 분할부(221)의 제1 작용단부(211)측의 일부에 대향하고, 기판(101)의 주면(102)에 설치된 제1 고정 전극(250)을 더 구비한다. 제2 빔(210) 중 제1 고정 전극(250)에 대향하는 부분이 제1 작용부(240)가 된다. 즉, 제1 분할부(221) 중 제1 고정 전극(250)에 대향하는 부분이 제1 작용부(240)가 된다. 또한, 제1 고정 전극(250)의 제2 빔(210)과 대향하는 면에는 제1 유전막(253)을 설치할 수 있다.
그리고, 도2에 나타낸 바와 같이 제1 빔(110)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제1 하부 전극(164)과, 제1 상부 전극(162)과, 제1 하부 전극(164)과 제1 상부 전극(162) 사이에 설치된 제1 압전막(163)을 갖고 있다. 또한, 제1 상부 전극(162)의 상측에는 지지막(161)이 설치되어 있다.
또한, 도3에 나타낸 바와 같이 제2 빔(210)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제2 하부 전극(264)과, 제2 상부 전극(262)과, 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262) 사이에 설치된 제2 압전막(263)을 갖고 있다. 또한, 제2 상부 전극(162)의 상측에는 지지막(261)이 설치되어 있다.
상기와 같이 액추에이터(10)에 있어서는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)은 모노몰프 구조를 갖고 있다. 그리고, 제1 상부 전극(162)과 제1 하부 전극(164)에 의해 제1 압전막(163)에 전압을 인가하면 전왜(electorstriction) 효과에 의해, 그 인가 전압의 극성에 따라 제1 빔(110)은 상방 또는 하방으로 굴곡한다. 또한, 제2 상부 전극(262)과 제2 하부 전극(264)에 의해 제2 압전막(263)에 전압을 인가하면 전왜 효과에 의해, 그 인가 전압의 크기와 극성에 따라 제2 빔(210)은 상방 또는 하방으로 굴곡한다. 그리고, 인가 전압에 따라 제2 빔(210)의 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250)과의 거리가 변하여 액추에이터(10)는 용량 가변의 캐패시터 또는 고주파 스위치로서 동작한다. 즉, 제2 빔(210)의 제1 고정 전극(250)과 대향 하는 영역이 작용부(240)가 되고, 그 작용부(240)에 있어서, 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250)의 거리가 변하여 액추에이터(10)는 용량 가변의 캐패시터 또는 고주파 스위치로서 동작한다.
기판(101)에는 절연성의 글래스 기판이나 실리콘(Si) 등의 반도체 기판 등을 사용할 수 있다.
또한, 제1 고정부(140)에는 예를 들어 산화 실리콘(SiO2), 질화 실리콘(Si3N4), 질화알루미늄(AlN) 등의 재료를 사용할 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 제1 고정부(140)는 제1 빔(110) 자신에 의해 형성될 경우도 있다. 즉, 제1 빔(110) 자신이 제1 고정단부(111)의 부분에 있어서, 제1 빔(110)의 두께 방향(Z축방향)으로 구부려져서 이 부분이 제1 빔(110)과 기판(101)을 연결하여 제1 빔(110)을 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극을 두고 지지하는 경우도 있다. 이 경우는 제1 고정부(140)는 제1 빔(110)을 구성하는 재료로 구성된다. 또한, 지지막(161), 지지막(261), 제1 유전막(253)에는 산화 실리콘(SiO2)이나 질화 실리콘(Si3N4), 질화알루미늄(AlN) 등의 절연막을 사용할 수 있다.
또한, 제1 상부 전극(162), 제1 하부 전극(164), 제2 상부 전극(262), 제2 하부 전극(264), 제1 고정 전극(140)에는 알루미늄(Al), 금(Au), 백금(Pt), 구리(Cu), 이리듐(Ir), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등으로 이루어지는 층을 사용할 수 있다.
또한, 제1 압전막(163)과 제2 압전막(263)에는 AlN이나 ZnO 등의 우루차이 트(wurtzite)형의 결정, PZT나 티탄산 바륨(BTO) 등의 페로브스카이트계 강유전체 등이 재료로 이루어지는 층을 사용할 수 있다. 또한, PbTe, PbSe, PbS, HgTe, HgSe, Hg1 - xCdxTe, GaSb, GaAs, InP, InAs, InSb, Ge, Mg2Si, Mg2Ge, Mg2Sn, Ca2Sn, Ca2Pb, ZnSb, ZnAs2, Zn3As2, CdSb, CdAs2, Cd3As2, Bi2Se3, Bi2Te3, Sb2Te3, As2Se3, As2Te3, PtSb2, In2Se3, In2Te3, HgTe, Hg1 - xCdxTe, InSb, Cd3As2, Bi2Te3, PtSb2을 포함하는 층을 사용할 수 있다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에 있어서는 제1 하부 전극(164)과 제2 하부 전극(264)은 동일 층이고 동일 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 상부 전극(162)과 제2 상부 전극(262)은 동일 층이고 동일 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 압전막(163)과 제2 압전막(263)은 동일 층이고 동일 재료를 포함할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
또한, 제1 접속부(131)는 제1 하부 전극(164)을 구성하는 제1 하부 전극층과, 제1 압전막(163)을 구성하는 제1 압전막층과, 제1 상부 전극(162)을 구성하는 제1 상부 전극층과, 각각 실질적으로 동일한 층을 포함할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
또한, 이와 같은 구성의 액추에이터(10)는 예를 들어, 기판(101)의 주면(102) 상에, 제1 고정 전극(250)과 그 위의 제1 유전막(253)을 소정 형상으로 형성한 후, 소정 패턴의 희생층을 형성하고, 그 후, 제1 고정부(140)를 형성하고, 그 후, 하부 전극이 되는 층, 압전막으로 되는 층, 상부 전극이 되는 층, 지지막으로 되는 층을 순차 적층해서 형성하고, 그 적층된 층을 소정 형상으로 패터닝하고, 제1 빔(110), 제2 빔(210) 및 제1 접속부(131)를 형성한 후, 희생층을 제거함으로써 얻을 수 있다.
또한, 액추에이터(10)에 있어서는 도2, 도3에 예시한 바와 같이 제1 하부 전극(164)과 제1 상부 전극(162)의 사이에의 인가 전압의 극성 및, 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262)에의 인가 전압의 극성이 반대로 되어 있다. 이에 의해, 전왜 효과에 의해, 제1 압전막(163)과 제2 압전막(263)에 굴곡이 발생하여 제1 작용부(240)가 제1 고정 전극(250)에 근접하는 방향으로 변위한다. 또한, 인가 전압의 극성을 반전함으로써, 제1 작용부(240)는 제1 고정 전극(250)으로부터 멀어지는 방향으로 변위한다.
그리고, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)이 접속부(131)에 의해 접속된 되접기 구조를 갖고 있다. 이로 인해, 이들의 빔을 구성하는 적층막[제1 하부 전극(164), 제1 압전막(163), 제1 상부 전극(162), 제1 지지막(161), 제2 하부 전극(264), 제2 압전막(263), 제2 상부 전극(262), 제2 지지막(261)]에 응력 변형이 존재해도, 제1 빔(110)과 제2 빔(210)의 연장 방향(X축 방향)에서 상쇄되기 때문에, 제1 작용부(240)에 있어서, X축 방향의 빔의 휨의 영향을 해소할 수 있다. 이에 의해, X축 방향의 빔의 휨에 기인하여 발생하는 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250) 사이의 거리의 이상을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에서는 제2 빔(210)에, 제2 빔(210)의 연장 방향으로 평행한 제1 슬릿(222)이 형성되고, 그 제1 슬릿(222)은 제1 작용단부(211)에 있어서 개방되어 있다. 그리고, 제1 작용단부(211)측의 제2 빔(210)은 제1 슬릿(222)에 의해, 복수의 제1 분할부(221)[도1의 예에서는 분할부(221a)와 분할부(221b)]로 분할되어 있다. 이로 인해, 복수의 제1 분할부(221)에 있어서, 분할부(221a)와 분할부(221b)는 개별적으로 굽힘 변형을 발생할 수 있고, 즉, 서로 자유롭게 가동할 수 있다. 이로 인해, 제1 작용부(240)에 있어서, Y축 방향의 응력에 의한 빔의 휨의 영향을 저감할 수 있어 Y축 방향의 빔의 휨에 기인하여 발생하는 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250) 사이의 거리의 이상을 방지할 수 있다.
이 때, 제1 슬릿(222)의 길이는 제2 빔(210)과 제1 고정 전극(250)이 대향해서 형성하는 제1 작용부(240)의 X축 방향[제2 빔(210)의 연장 방향]의 길이보다, 길게 설정되어 있다. 이와 같이 제1 작용부(240)의 영역보다 긴 제1 슬릿(222), 즉, 제1 분할부(221)를 설치함으로써, 제1 분할부(221)의 움직임의 자유도는 보다 높아지고, 결과적으로, 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터가 얻어진다.
도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도4는 도1의 C-C'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 횡축은 Y축 방향의 위치, 종축은 Z축방향의 위치를 나타낸다. 그리고, 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압이 OFF 시와 ON 시의, 제2 빔(210)의 상태를 나타내고 있 다. 즉,OFF 시와 ON 시의 분할부(221a)와 분할부(221b)의, 제1 고정 전극(250)으로부터의 높이(거리)를 모식적으로 나타내고 있다. 즉, 도4는 제2 빔(210)의 Y축 방향의 휨을 모식적으로 나타내고 있다. 또한, 분할부(221a)와 분할부(221b)는 적층 구조를 갖고 있지만, 그것은 생략되고, 또한, 제1 유전막(253)도 생략해서 도시되어 있다.
도4에 나타낸 바와 같이 액추에이터(10)에서는 제2 빔(210)의 분할부(221a)와 분할부(221b)에 약간의 Y축 방향의 휨이 남아 있지만, ON 시에는 분할부(221a)의 넓은 영역과 분할부(221b)의 일부의 영역이 제1 고정 전극(250)에[제1 유전막(253)을 통해서] 접하고 있다. 이에 의해, 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)에 있어서, 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250)이 근접하는 면적을 크게 할 수 있다. 이에 의해, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)으로 형성되는 최대 정전 용량을 크게 할 수 있다.
도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도5의 횡축은 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압을 나타내고, 종축은 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250) 사이에 형성되는 정전 용량을 나타낸다.
도5에 나타낸 바와 같이 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에 있어서는 인가 전압 - 정전 용량 특성이 단계적으로 변화되고 있다. 이것은 제1 분할부(221)의 2개의 분할부(221a, 221b)의 인가 전압에 의한 움직임에 대응하는 것이다. 이 와 같이 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에서는 제1 분할부(211)를 설치함으로써, 정전 용량은 단계적으로 변화되어 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화가 완화된다.
[제1, 제2 비교예]
도6의 (a), (b)는 각각, 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도6의 (a)에 나타낸 바와 같이 제1 비교예의 액추에이터(91)는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)이 제1 접속부(131)에 의해 접속된 되접기 구조를 갖고 있지만, 제2 빔(210)에, 슬릿이 설치되어 있지 않다. 즉, 분할부가 없다.
또한, 도6의 (b)에 나타낸 바와 같이 제2 비교예의 액추에이터(92)는 동일하게 제1 빔(110)과 제2 빔(210)이 제1 접속부(131)에 의해 접속된 되접기 구조를 갖고 있다. 그리고, 제2 빔(210)의 제1 고정 전극(250)에 대향하는 부분, 즉, 제1 작용부(240)의 부분에만, 제1 슬릿(242)이 설치되어 있다. 그리고, 제1 슬릿(242)에 의해 설치된 제1 분할부(241)[분할부(241a, 241b)]의 X축 방향의 길이는 제1 작용부(240)의 X축 방향의 길이와 같다. 즉, 제2 비교예의 액추에이터(92)에서는 제2 빔(210)의 제1 분할부(241)의 모두에 대향하여 제1 고정 전극(250)이 설치되어 있다. 그리고, 제1 분할부(241)의 X축 방향의 길이는 제2 빔(210)과 제1 고정 전극(250)이 대향해서 형성하는 제1 작용부(240)의 X축 방향[제2 빔(210)의 연장 방향]의 길이와 같아서, 도1에 예시한 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)의 제1 분할부(221)의 X축 방향의 길이에 비해 짧다.
또한, 제1 비교예의 액추에이터(91)와 제2 비교예의 액추에이터(92)는 상기의 제2 빔(210)의 평면 형상 이외는 도1에 예시한 제1 실시 형태에 관한 액추에이터(10)와 동일한 구조를 갖는다.
이하, 이들, 비교예의 액추에이터의 빔의 휨에 대해서 설명한다.
도7은 액추에이터에 발생하는 휨을 설명하기 위한 모식도이다.
도7에 나타낸 바와 같이 제1 빔(110), 제1 접속부(131), 제2 빔(210)을 갖는 액추에이터에 있어서, 액추에이터를 구성하는 적층 구조의 막에 잔류 왜곡이 발생하여, 적층막 전체적으로는 구면 형상의 휨이 발생한다. 도7에 도시한 예에서는 위로 오목 형상의 휨이 발생하고 있다.
이 때, 도6의 (a), (b)에 나타낸 제1, 제2 비교예의 액추에이터(91, 92)는 되접기 구조를 갖고 있으므로, 제1 접속단부(114), 제2 접속단부(214)의 부분에서 큰 휨이 발생하고 있었다고 하더라도 제1 작용부(240)의 부분에서는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)에 의해 휨이 상쇄되어, X 축방향의 휨은 경감된다.
그러나, Y축 방향의 휨은 제1 비교예의 액추에이터(91)에서는 경감되지 않는다. 한편, 제2 비교예의 액추에이터(92)에서는 제2 빔(210)에 제1 슬릿(242)을 설치하고 있으므로, Y축 방향의 휨을 경감할 수 있는 가능성이 있다.
도8의 (a), (b)는 각각 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
즉, 도8의 (a), (b)는 각각 도6의 (a), (b)의 C-C'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 횡축은 Y축 방향의 위치, 종축은 Z축방향의 위치를 나타낸다. 그리고, 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압이 OFF 시와 ON 시의, 제2 빔(210)의 상태를 나타내고 있다. 또한, 제2 빔(210)은 적층 구조를 갖고 있지만 그것은 생략되고, 또한, 제1 유전막(253)도 생략해서 도시되어 있다.
도8의 (a)에 나타낸 바와 같이 제1 비교예의 액추에이터(91)에서는 제2 빔(210)은 위로 오목 형상으로 휘어져 있다. 이것은 제2 빔(210)을 구성하는 하부 전극, 압전막, 상부 전극, 지지막의 적층 구조에 의해 발생하는 막 내의 잔류 왜곡에 기인한 것이다. 이로 인해, 제2 빔(210)은 곡면 형상으로 되어, 제2 빔(210)은 제1 고정 전극(250)에 대하여[제1 유전막(253)을 통해서] 곡면의 일부에서만 접하고, 제2 빔(210)과 제1 고정 전극(250)이 근접하고 있는 부분의 면적은 작다. 이로 인해, 최대 정전 용량은 작다.
한편, 도8의 (b)에 나타낸 바와 같이 제2 비교예의 액추에이터(92)에서는 제2 빔(210)의 제1 작용단부(211)측에 제1 슬릿(242)이 설치되어 있기 때문에, 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)의 곡면 형상이 액추에이터(91)에 비해 완화되어 있다. 이로 인해, 제2 빔(210)과 제1 고정 전극(250)이 근접하고 있는 부분의 면적은 제1 비교예에 비해 커져, 최대 정전 용량도 제1 비교예에 비해 크게 할 수 있다. 그러나, 분할부(241b)는[제1 유전막(253)을 통해서] 제1 고정 전극(250)에 접할 수 없어 그 개선의 정도는 본 실시 형태의 액추에이터(10)에 비교해서 작다.
도9는 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도9의 횡축은 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압을 나타내고, 종축은 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)으로 형성되는 정 전 용량을 나타낸다. 그리고, 파선은 제1 비교예를 나타내고, 실선은 제2 비교예를 나타낸다.
도9에 나타낸 바와 같이 제1, 제2 비교예의 액추에이터(91, 92)에서는 인가 전압에 대한 정전 용량의 변화는 최대 정전 용량 부근에서 급격하게 변화되고 있다. 이하, 이 현상에 대해서 설명한다.
도10은 제1 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도10의 횡축은 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압을 나타내고, 종축은 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)으로 형성되는 정전 용량을 나타낸다. 그리고, 실선은 실제의 특성을 나타내고, 파선은 제1 고정 전극(250)으로부터 제1 작용부(240)에 대하여 정전 인력이 작용하지 않는 것으로 가정했을 때의 특성의 시뮬레이션 결과를 예시하고 있다.
도10의 파선으로 나타낸 것 같이 제1 고정 전극(250)으로부터 제1 작용부(240)에 대하여 정전 인력이 작용하지 않는 경우에는 정전 용량은 인가 전압의 증대에 따라 서서히 커진다. 그러나, 실제로는 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)의 거리가 소정의 거리보다 작아지면 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250) 사이에 작용하는 정전 인력이 커져, 인가 전압에 의한 제2 빔(210)의 전왜 외에, 이 정전 인력이 작용하고, 그 결과, 정전 용량이 급격하게 변화되어 버린다(도10의 실선).
이것 때문에, 도9의 파선으로 나타낸 것 같이 작용부(240)에 슬릿이 설치되어 있지 않은 제1 비교예의 액추에이터(91)에서는 최대 정전 용량 부근에서 정전 용량이 급격하게 변화된다. 이것은 액추에이터(91)에서는 분할부가 설치되어 있지 않기 때문에, 정전 인력이 제1 작용부(240)에 작용했을 때, 제1 작용부(240)가 단계적으로 움직일 수 없기 때문이다.
한편, 제1 작용부(240)에 슬릿을 설치한 제2 비교예의 액추에이터(92)에서는 제1 작용부(240)에 분할부(241a, 241b)가 설치되어 있기 때문에, 도9의 실선으로 나타낸 것 같이 최대 정전 용량은 제1 비교예(도9의 파선)보다 약간이기는 하지만 크게 되어 있으나, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 급준한 변화의 개선은 비교적 작다. 이것은 제2 비교예에서는 제1 슬릿(242)은 제1 고정 전극(250)에 대향하는 제1 작용부(240)에만 설치되어 있고, 제1 슬릿(242)의 길이가 짧은 것이 원인이라고 생각된다. 즉, 분할부(241a, 241b)의 X축 방향의 길이가 짧고, 분할부(241a, 241b)의 움직임의 자유도가 작다. 이로 인해, 정전 인력이 작용하면 분할부(241a, 241b)는 연동해서 한번에 움직이며 단계적으로 움직일 수 없다. 이 때문에, 제2 비교예의 액추에이터(92)에서는 인가 전압 - 정전 용량 특성의 급준성의 개선의 정도가 작다고 추측된다.
한편, 이미 설명한 바와 같이 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에 있어서는 제2 빔(210)의 제1 슬릿(222)의 길이 즉, 제1 분할부(221)의 X축 방향의 길이는 제1 작용부(240)의 X축 방향의 길이보다 길고, 제2 비교예의 경우보다 길다. 이에 의해, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(10)에 있어서는 제1 분할부(221)[분할부(221a, 221b)]의 움직임의 자유도는 보다 높아져서 정전 인력이 작용하였다고 해도, 2개의 분할부(221a, 221b)가 독립하여 단계적으로 변형할 수 있기 때문에, 결 과적으로, 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화할 수 있다.
또한, 상기에서는 제1 하부 전극(l64)과 제1 상부 전극(162) 사이 및 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262) 사이의 양쪽에, 서로 극성이 다른 전압을 인가한 예를 나타냈지만, 제1 하부 전극(164)과 제1 상부 전극(162)의 사이만, 혹은 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262)의 사이에만 전압을 인가하고, 구동해도 좋다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 슬릿(222)은 1개라도 좋고, 복수라도 좋다.
도11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도11에 나타낸 바와 같이 제1 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(11)에서는 제2 빔(210)은 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(2l4)를 향한 방향으로 연장되어, 6개의 제1 슬릿(222)(222a 내지 222f)이 형성되고, 이에 의해 분할된 7개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)를 갖는다. 그리고, 제1 슬릿(222)(222a 내지 222f), 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)는 제1 작용단부(211)로부터 제1 접속부(131)까지의 길이로 설치되어 있다. 그리고, 제2 빔(210)의 제1 분할부(221)의 제1 작용단부(211)측의 일부에 대향하여 제1 고정 전극(250)이 설치되어 있다. 즉, 제1 슬릿(222)(222a 내지 222f)), 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)의 X축 방향의 길이는 제1 고정 전극(250)에 대향하는 제1 작용부(240)의 X축 방향의 길이보 다 길다.
또한, 도11에 예시한 액추에이터(11)에 있어서의 각 요소의 사이즈를 예시하면 이하와 같다.
제1 빔(110)의 제1 고정단부(111)로부터 제1 접속단부(114)까지의 길이는 400μm,
제1 빔(110)의 폭(Y축 방향의 길이)은 40μm,
제1 접속부(131)의 길이(Y축 방향의 길이)는 25μm,
제1접속부(131)의 폭(X축 방향의 길이)는 40μm,
제2 빔(210)의 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)까지의 길이는 450μm,
제1 슬릿(222)의 길이는 410μm,
제1 슬릿(222)[슬릿(222a) 내지(222f)]의 폭은 5μm,
제1분할부(221)[분할부(221a 내지 221g)]의 폭은 10μm,
제2 빔(210)[제1 작용부(240)]과 제1 고정 전극(250)의 간격은 약 1μm이다.
단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
도12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도12는 도11의 C-C'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 횡축은 Y축 방향의 위치, 종축은 Z축방향의 위치를 나타낸다.
그리고, 제1 압전막(163) 및 제2 압전막(263)에의 인가 전압이 OFF 시와 ON 시의, 제2 빔(210)의 상태를 나타내고 있다. 또한, 제2 빔(210)은 적층 구조를 갖고 있지만, 그것은 생략되고, 또한, 제1 유전막(253)도 생략해서 도시되어 있다.
도12에 나타낸 바와 같이 액추에이터(11)에서는 7개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)가 독립적으로 가동하므로, 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)의 움직임의 자유도가 높아 ON 시에는 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221g)의 각각이 제1 고정 전극(250)에[제1 유전막(253)을 통해서] 접할 수 있다. 이로 인해, 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)와 제1 고정 전극(250)이 근접하고 있는 부분의 면적은 도1에 예시한 액추에이터(10)에 비해 더욱 커져 최대 정전 용량도 더욱 크게 할 수 있다. 또한, 7개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)가 독립적으로 가동하므로, 인가 전압 - 정전 용량 특성도 7개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221g)의 움직임에 대응하여 더욱 완만한 모양으로 변화될 수 있다. 이와 같이 액추에이터(11)는 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 제1 슬릿(222), 즉, 제1 분할부(221)의 X축 방향의 길이는 제1 작용부(240)의 X축 방향의 길이보다 길게 설정할 수 있다.
그 때, 제1 슬릿(222)[제1 분할부(221)]은 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)까지의 대략 전부의 영역(길이)에 설치해도 좋고, 그 도중까지 설치해도 좋다. 또한, 제1 슬릿(222)이 복수일 때는 복수의 제1 슬릿(222)[제1 분할부(221)]의 각각에서, 제1 슬릿(222)[제1 분할부(221)]의 길이를 바꾸어도 좋다.
도13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도13에 나타낸 바와 같이 제1 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(12)에서는 제2 빔(210)에는 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)를 향한 방향으로 연장된 4개의 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d)이 형성되고, 이에 의해 분할된 5개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)가 설치되어 있다. 그리고, 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d), 즉, 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)는 제1 작용단부(211)로부터 접속부(131)의 중간까지의 길이로 하고 있다. 그리고, 제2 빔(210)의 제1 분할부(221)의 제1 작용단부(211)측의 일부에 대향하고, 제1 고정 전극(250)이 설치되어 있다. 즉, 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d), 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)의 X축 방향의 길이는 제1 고정 전극(250)에 대향하는 제1 작용부(240)의 X축 방향의 길이보다 길다.
이 구성의 액추에이터(12)도, 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화할 수 있다. 또한, 제2 빔(210)에 설치되는 제1 슬릿(222) 및 제1 분할부(221)의 X축 방향의 개수나 길이는 제2 빔(210)을 구성하는 적층막의 잔류 왜곡이나 기계적 강도 및, 제1 슬릿(222)의 폭(Y축 방향의 길이), 제1 분할부(221)의 폭(Y축 방향의 길이), 제조 공정의 가공 정밀도, 최대 정전 용량의 요구 사양, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 급준성의 요구 사양 등에 의해 적절하게 설정할 수 있다.
도14의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성 을 예시하는 모식 평면도이다.
도14의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이 제1 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(13, 14)에서는 제2 빔(210)에는 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)를 향한 방향으로 연장된 4개의 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d)이 형성되고, 이에 의해 분할된 5개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)가 설치되어 있다. 그리고, 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d), 즉, 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)의 길이는 각각 다르다.
도14의 (a)에 예시한 액추에이터(13)에서는 제1 빔(110)측의 제1 슬릿(222a)[분할부(221a)]이 길고, 제1 빔(110)으로부터 이격됨에 따라서, 제1 슬릿(222)[제1 분할부(221)]의 길이가 짧아지고 있다. 즉, 제1 빔(110)측의 제1 분할부(221) 쪽이 움직임의 자유도가 높고, 제1 빔(110)으로부터 이격됨에 따라서 움직임의 자유도가 낮게 되어 있다.
반대로, 도14의 (b)에 예시한 액추에이터(14)에서는 제1 빔(110)측의 제1 슬릿(222a)[분할부(221a)]이 짧고, 제1 빔(110)으로부터 이격됨에 따라서, 제1 슬릿(222)[제1 분할부(221)]의 길이가 길어지고 있다. 즉, 제1 빔(110)측의 제1 분할부(221) 쪽이 움직임의 자유도가 낮고, 제1 빔(110)으로부터 이격됨에 따라서 움직임의 자유도가 높아지고 있다.
이와 같이 복수의 분할부(221)의 각각의 움직임의 자유도를 바꿈으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 급준, 또는 완만하게 할 수 있다.
또한, 복수의 제1 슬릿(222)[복수의 제1 분할부(221)]의 길이를 적절하게 바 꿈으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 임의의 형상으로 하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는 제1 고정 전극(250)은 제1 분할부(221)의 제1 작용단부(211)측의 일부에 대향해서 설치되고, 상기와 같이 복수의 제1 슬릿에 의해 3개 이상의 제1 분할부(221)가 설치되어, 각각의 길이가 다른 경우, 제1 분할부(221) 중 어느 하나가 제1 작용부(240)의 길이보다 크면 된다.
또한, 제1 슬릿(222)에서 분할된 제1 분할부(221)의 폭(Y축 방향의 길이)도 임의로 설정할 수 있다.
도15의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도15의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이 제1 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(15, 16)에서는 제2 빔(210)에는 제1 작용단부(211)로부터 제2 접속단부(214)를 향한 방향으로 연장된 4개의 제1 슬릿(222)(222a 내지 222d)이 형성되고, 이에 의해 분할된 5개의 제1 분할부(221)(221a 내지 221e)가 설치되어 있다. 그리고, 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221e)의 폭(Y축 방향의 길이)은 서로 다르게 되어 있다.
도15의 (a)에 예시한 액추에이터(15)에서는 제1 빔(110)측의 분할부(221a, 221b)의 폭이 굵고, 제1 빔(110)으로부터 먼 측의 분할부(221c 내지 221e)의 폭이 가늘게 되어 있다. 즉, 제1 빔(l10)측의 분할부쪽이 움직임의 자유도가 낮고, 제1 빔(110)으로부터 먼 쪽의 분할부의 움직임의 자유도가 높게 되어 있다.
반대로, 도15의 (b)에 예시한 액추에이터(16)에서는 제1 빔(110)측의 분할 부(221a 내지 221c)의 폭이 가늘고, 제1 빔(110)으로부터 먼 측의 분할부(221d, 221e)의 폭이 굵게 되어 있다. 즉, 제1 빔(110)측의 분할부쪽이 움직임의 자유도가 높고, 제1 빔(110)으로부터 먼 쪽의 분할부의 움직임의 자유도가 낮게 되어 있다.
이와 같이 복수의 분할부(221)의 각각의 움직임의 자유도를 바꿈으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 급준, 또는 완만하게 할 수 있다.
또한, 복수의 제1 분할부(221)의 폭(굵기)을 적절하게 바꿈으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 임의의 형상으로 하는 것도 가능하다.
또한, 복수의 제1 분할부(221)의 길이와 폭(굵기)을 동시에 바꾸어도 좋다.
또한, 복수의 제1 슬릿(222)의 폭을 바꾸어도 좋다.
또한, 제1 고정부(140)는 제1 빔(110)을 구성하는 재료로 형성할 수 있다.
도16은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도16에 예시한 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터(17)는 제1 빔(110)의 단면 구조 이외는 도1에 예시한 액추에이터(10)와 동일한 구조를 가지므로, 제1 빔(110)의 단면 구조에 대해서만 설명한다.
도16에 나타낸 바와 같이 액추에이터(17)에 있어서는 제1 빔(110)이 제1 고정단부(111)의 부분에 있어서, 제1 빔(110)의 두께 방향(Z축방향)에 구부려져 있다. 그리고,이 부분이 제1 빔(110)과 기판(101)을 연결하여 제1 빔(110)을, 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(141)을 두고 지지하고 있다. 즉, 제1 빔(110) 중 제1 고정단부(111)의 근방에서 구부려진 부분이 제1 고정단부(140)로 되어 있다. 이와 같은 구성의 액추에이터(17)도, 액추에이터(10)와 마찬가지로, 빔의 휨의 영향을 저감함으로써, 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급격한 변화를 완화시킨 액추에이터를 제공할 수 있다.
또한, 도16에 예시한 액추에이터(17)는 예를 들어, 기판(101)의 주면(102) 상에, 제1 고정 전극(250)과 그 위의 제1 유전막(253)을 소정 형상으로 형성한 후, 소정 패턴의 희생층을 형성하고, 그 후, 하부 전극이 되는 층, 압전막으로 되는 층, 상부 전극이 되는 층, 지지막으로 되는 층을 순차 적층해서 형성하고, 그 적층된 층을 소정 형상으로 패터닝하고, 제1 빔(110), 제2 빔(210) 및 제1 접속부(131)를 형성한 후, 희생층을 제거함으로써 얻을 수 있다.
또한, 도1에 예시한 액추에이터(10)나 도16에 예시한 액추에이터(17)에 있어서는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)은 도2, 도3, 도16에 예시한 단면 구조, 즉, 모노몰프 구조를 갖고 있었지만, 이것에 한하지 않는다. 즉, 제1 빔(110)과 제2 빔(210)은 2매의 전극 사이에 끼워진 압전막을 포함하면 되며 모노몰프 구조 외에 바이몰프 구조, 비대칭 바이몰프 구조 등 각종 구조를 가질 수 있다.
도17은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도18은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 B-B'선 단면도이다.
즉, 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다른 액추에이터(18)는 도1에 예시한 액추에이터(10)에 있어서, 제1 빔(110)과 제2 빔(210)을 바이몰프 구조로 한 것이며, 기타 평면 형상 등은 도1과 동일하다.
도17에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 다른 액추에이터(18)에 있어서는 제1 빔(110)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제1 하부 전극(185)과, 제1 하부 전극(185)에 대향하는 제1 상부 전극(181)과, 제1 하부 전극(185)과 제1 상부 전극(181) 사이에 끼워진 제1 압전막(184)을 갖고 있다. 그리고, 제1 압전막(184)과 제1 상부 전극(181) 사이에 설치된 제1 중간 전극(183)과, 제1 중간 전극(183)과 제1 상부 전극(181) 사이에 설치된 제1 상측 압전막(182)을 더 갖고 있다. 즉, 제1 하부 전극(185), 제1 압전막(184), 제1 중간 전극(183), 제1 상측 압전막(182), 제1 상부 전극(181)이 적층된 구조를 갖고 있다.
한편, 도18에 나타낸 바와 같이 제2 빔(210)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제2 하부 전극(285)과, 제2 하부 전극(285)에 대향하는 제2 상부 전극(281)과, 제2 하부 전극(285)과 제2 상부 전극(281) 사이에 설치된 제2 압전막(284)을 갖고 있다. 그리고, 제2 압전막(284)과 제2 상부 전극(281) 사이에 설치된 제2 중간 전극(283)과, 제2 중간 전극(283)과 제2 상부 전극(281) 사이에 설치된 제2 상측 압전막(282)을 더 갖고 있다. 즉, 제2 하부 전극(285), 제2 압전막(284), 제2 중간 전극(283), 제2 상측 압전막(282), 제2 상부 전극(281)이 적층된 구조를 갖고 있다.
또한, 제1 하부 전극(185)과 제2 하부 전극(285)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 압전막(184)과 제2 압전막(284)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 중간 전극(183)과 제2 중간 전극(283)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 상측 압전막(182)과 제2 상측 압전막(282)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 그리고, 제1 상부 전극(181)과 제2 상부 전극(281)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다.
또한, 제1 접속부(131)는 제1 하부 전극(185)을 구성하는 제1 하부 전극층과, 제1 압전막(184)을 구성하는 제1 압전막층과, 제1 중간 전극(183)을 구성하는 제1 중간 전극층과, 제1 상측 압전막(182)을 구성하는 제1 상측 압전막층과, 제1 상부 전극(181)을 구성하는 제1 상부 전극층과, 각각 실질적으로 동일한 층을 포함할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에 제한되지 않는다.
그리고, 도17, 도18에 예시된 액추에이터(18)에서는 제1 하부 전극(185)과 제1 중간 전극(183)의 사이 및, 제1 중간 전극(183)과 제1 상부 전극(181)의 사이에 전압이 인가된다. 또한, 제2 하부 전극(285)과 제2 중간 전극(283)의 사이 및, 제2 중간 전극(283)과 제2 상부 전극(281)의 사이에 전압이 인가된다. 그리고, 제1 빔(110)의 각 막의 사이에 인가되는 전압의 극성과, 제2 빔(210)의 각 막의 사이에 인가되는 전압의 극성은 서로 반대로 되어 있다.
이에 의해, 제1 압전막(184)이 수축(신장) 할 때에 제1 상측 압전막(182)이 신장(수축)하여 제1 빔(l10)에 굴곡이 발생하는 동시에, 제2 압전막(284)이 신장(수축)할 때에 제2 상측 압전막(282)이 수축(신장) 한다. 이에 의해, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)의 거리를 변화시킬 수 있다.
액추에이터(18)는 제2 빔(210)에 긴 분할부(221)를 설치함으로써, 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화하는 효과를 갖고, 또한, 바이몰프 구조를 갖고 있으므로, 모노몰프 구조의 액추에이터(10)에 비해 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 도11, 도13 내지 도16에 예시한 액추에이터(11 내지 17)도, 도17, 도18에 예시한 바이몰프 구조를 가질 수 있고, 그 경우도, 구동 전압을 저감할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도20는 도19의 D-D'선 단면도이다.
도21은 도19의 E-E'선 단면도이다.
도19에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터(20)는 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131)를 구비한다. 또한, 동도에는 도시하지 않지만, 제1 고정 전극(250), 제1 고정부(140)를 더 구비한다. 이들, 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131), 제1 고정 전극(250), 제1 고정부(140)에 관해서는 도2, 도3, 도11에서 설명한 것과 동일하다고 할 수 있으므로 설명을 생략한다.
그리고, 도19 내지 도21에 나타낸 바와 같이 액추에이터(20)는 또한, 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131), 제1 고정 전극(250), 제1 고정부(140)와 유사의 구조의, 제3 빔(310), 제4 빔(410), 제2 접속부(331), 제2 고정 전극(450), 제2 고정부(340) 및, 제2 빔(210)의 제1 분할부(22l)과 제4 빔(410)의 제2 분할부(421)를 연결하는 제3 접속부(520)를 더 구비한다. 이하, 액츄에이터(10)로부터 더 설치된 이들의 요소에 대해서 설명한다.
제3 빔(310)은 제2 고정단부(311)로부터 제3 접속단부(314)까지 연장되고, 제1 빔(110)과 나란히, 기판(101)의 주면(102)의 상방에 설치되어 있다. 그리고, 제2 고정단부(311)와, 기판(101)의 주면(102)을 연결하고, 제3 빔(310)을 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(341)을 두고 지지하는 제2 고정부(340)가 설치되어 있다. 즉, 제3 빔(310)은 제3 고정부(340)에 의해, 기판(101) 상방에 간극(341)을 두고 유지되어 있다.
또한, 제4 빔(410)은 제4 접속단부(414)로부터 제2 작용단부(411)까지 연장되고, 제3 빔(310)과 나란히 제3 빔(310)과 제2 빔(210) 사이에 설치되어 있다.
그리고, 제3 빔(310)의 제3 접속단부(314)와, 제4 빔(410)의 제4 접속단부(414)를 연결하고, 제4 빔(410)을 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(342)을 두고 유지하는 제2 접속부(331)가 설치되어 있다. 즉, 제4 빔(410)은 제2 접속부(331) 및 제3 빔(310)을 통하여 제2 고정부(340)에 의해, 기판(101)의 주면(102)의 상방에 간극(342)을 두고 유지되어 있다.
그리고, 제4 빔(410)은 제2 작용단부(411)로부터 제4 접속단부(414)를 향한 방향으로 연장되어 형성된 제2 슬릿(422)에 의해 분할된 제2 분할부(421)를 갖는다. 도19에 도시한 예에서는 제2 슬릿(422)은 6개의 슬릿(422a 내지 422f)을 갖고, 제2 분할부(421)는 7개의 분할부인 분할부(421a 내지 421g)를 갖는다.
그리고, 제4 빔(410)의 제2 분할부(421)의 제2 작용단부(411)측의 일부에 대향하여 기판(101)의 주면(102)에, 제2고정 전극(450)이 설치되어 있다. 즉, 제2 슬릿(422), 제2 분할부(421)의 길이는 제4 빔(410)과 제2 고정 전극(450)이 대향해서 형성하는 제2 작용부(440)의 X축 방향[제4 빔(410)의 연장 방향]의 길이보다 길게 설정되어 있다. 제4 빔(410) 중 제2 고정 전극(450)에 대향하는 부분이 제2 작용부(440)가 된다. 즉, 제2 분할부(421) 중 제2 고정 전극(450)에 대향하는 부분이 제2 작용부(440)가 된다. 또한, 제2 고정 전극(450)의 제4 빔(410)과 대향하는 면에는 제2 유전막(453)을 설치할 수 있다.
그리고, 도20에 나타낸 바와 같이 제3 빔(310)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제3 하부 전극(364)과, 제3 하부 전극(364)에 대향하는 제3 상부 전극(362)과, 제3 하부 전극(364)과 제3 상부 전극(362) 사이에 설치된 제3 압전막(363)을 갖고 있다. 또한, 제3 상부 전극(362)의 상측에는 지지막(361)이 설치되어 있다.
또한, 도21에 나타낸 바와 같이 제4 빔(410)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제4 하부 전극(464)과, 제4 하부 전극(464)에 대향하는 제4 상부 전극(462)과, 제4 하부 전극(464)과 제4 상부 전극(462) 사이에 설치된 제4 압전막(463)을 갖고 있다. 또한, 제4 상부 전극(462)의 상측에는 지지막(461)이 설치되어 있다.
그리고, 제3 접속부(520)는 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속한다. 도19에 예시한 액추에이터(20)에서는 제3 접속부(520)에는 제1 슬릿(222)과 제2 슬릿(422)과 실질적으로 동일한 굵기의 제3 슬릿(522)이 제1 슬릿(222)과 제2 슬릿(422)과 동수 설치되어 있다. 즉, 제3 접속부(520)는 제3 슬릿(522)에 의해 분할된 복수의 제3 분할부(521)를 갖는다.
또한, 도21에 나타낸 예에서는 제3 접속부(520)는 제5 하부 전극(574), 제5 압전막(573), 제5 상부 전극(572), 제5 지지막(571)이 순서대로 적층된 구조를 갖고, 제5 하부 전극(574), 제5 압전막(573), 제5 상부 전극(572) 및 제5 지지막(571)은 각각, 제4 하부 전극(464), 제4 압전막(463), 제4 상부 전극(462) 및 제4 지지막(461)과, 각각, 동일한 층으로 되어 있다. 단, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다.
또한, 상기한 제3 빔(310), 제4 빔(410), 제2 접속부(331), 제3 접속부(520)에는 이미 설명한 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131)에 사용하는 층과 동일한 층을 사용할 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 제2 고정 전극(450), 제2 고정부(340)에는 이미 설명한 제1 고정 전극(250), 제1 고정부(140)에 사용하는 층과 동일한 층을 사용할 수 있으므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 상기의 제3 빔(310), 제4 빔(410), 제2 접속부(331)의 각 사이즈로는 도11의 설명에서 예시한 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131)의 각 사이즈를 사용할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다. 또한, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)의 간격은 예를 들어 10μm로 할 수 있으나, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
또한, 도19에 나타낸 바와 같이 제1 작용단부(211)와 제2 작용단부(411)는 각각, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)이 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)에 대향하는 영역, 즉, 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440)의, 제2 접속단부(214)와 제4 접속단부(414)로부터 먼 측의 단부이다. 그리고, 제2 접속단부(214)로부터 제1 작용단부(211)보다 먼 부분[도19의 종이면을 마주 볼 때 제1 작용단부(211)보다 우측] 및, 제4 접속단부(414)로부터 제2 작용단부(411)보다 먼 부분[도19의 종이면을 마주 볼 때 제2 작용단부(411)보다 우측]이 제3 접속부(520)이다. 즉, 제2 빔(210)의 제1 분할부(211)와, 제4 빔(410)의 제2 분할부(421)는 각각, 제1 작용단부(211) 및 제2 작용단부(411)까지이며, 그것보다 동도의 우측은 제3 접속부(520)이다.
도22는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 전기 회로를 예시하는 회로도이다.
도22에 있어서, 단자(76)가 제1 고정 전극(250)에, 단자(80)가 제2 고정 전극(450)에, 가변 캐패시터(77)가 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250) 사이의 정전 용량에, 가변 캐패시터(79)가 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450) 사이의 정전 용량에, 선로(78)가 제3 접속부(520)에 대응한다.
도22에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터(20)는 가변 캐패시터(77, 79)가 직렬 접속된 가변 캐패시터를 구성할 수 있고, 그 정전 용량은 각 압전막에 인가하는 전압으로 제어할 수 있다.
도23은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도23은 도19의 F-F'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 횡축은 Y축 방향의 위치, 종축은 Z축 방향의 위치를 나타낸다. 그리고, 제1 압전막(163), 제2 압전막(263), 제3 압전막(363) 및 제4 압전막(463)에의 인가 전압이 OFF 시와 ON 시의, 제2 빔(210)[제1 분할부(221)]의 제1 작용부(240) 및, 제4 빔(410)[제2 분할부(421)]의 제2 작용부(440)의 상태를 나타내고 있다.
도23에 나타낸 바와 같이 액추에이터(20)에서는 OFF 시에는 각 작용부의 휨(고정 전극으로부터의 위치)은 각 분할부(221a 내지 221g), (421a 내지 421g)에 의해 이산적으로 변화되고 있다. 그리고, ON 시에는 제1 분할부(221)의 각 분할부(221a 내지 22lg)와, 제2 분할부(421)의 각 분할부(421a 내지 421g)가 각각, 제1 고정 전극(250)과(제1 유전막(253)을 통해서), 제2 고정 전극(450)과[제1 유전막(453)을 통해서] 접하고 있다. 이로 인해, 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)에 있어서, 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250)이 근접하는 면적이 크고, 또한, 제4 빔(410)의 제2 작용부(440)에 있어서, 제4 하부 전극(464)과 제2 고정 전극(450)이 근접하는 면적이 크다. 이에 의해, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250), 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450)으로 형성되는 최대 정전 용량을 크게 할 수 있다. 구체적으로는 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450) 사이의 정전 용량, 즉, 도22에 예시한 단자(76)와 단자(80) 사이의 최대 정전 용량은 0.9pF이었다.
도24는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 그래 프이다.
도24의 횡축은 제1 내지 제4 압전막(163, 263, 363, 463)에의 인가 전압을 나타내고, 종축은 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250) 사이의 정전 용량과, 제4 빔(410)의 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450) 사이의 정전 용량을 직렬 접속한 정전 용량을 나타낸다.
도24에 나타낸 바와 같이 본 실시 형태에 관한 액추에이터(20)에 있어서는 제1 분할부(221), 제2 분할부(421)에 의해 형성되는, 복수로 분할된, 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440)의 움직임에 따라 인가 전압 - 정전 용량 특성이 단계적, 이산적으로 변화되고 있다. 즉, 도23에 예시한 바와 같이 OFF 시에는 각 작용부의 휨(고정 전극으로부터의 위치)은 각 분할부에 의해 단계적, 이산적으로 변화되고 있어, 이로 인해, 압전막(1)의 인가 전압의 증가에 대하여 각 분할부(221a 내지 221g), (421a 내지 421g)가 순서대로 고정 전극측에 접촉하게 되어 인가 전압에 대하여 정전 용량이 단계적, 이산적으로 변화된 것으로 생각된다. 이와 같이 본 실시 형태에 의해, 종래 제어하는 것이 어려웠던 최대 정전 용량 부근의 정전 용량이 제어 가능해져, 구동 전압에 의한 정전 용량의 제어성을 비약적으로 향상되는 것이 가능하게 된다.
[제3, 제4 비교예]
도25, 도26은 각각, 제3, 제4 비교예의 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도25에 나타낸 바와 같이 제3 비교예의 액추에이터(93)는 도19에 예시한 액 추에이터(20)에 대하여 제2 빔(210), 제4 빔(410)에, 슬릿이 형성되어 있지 않다. 따라서, 제1 분할부(221), 제2 분할부(421)를 연결하는 제3 접속부(520)도 설치되어 있지 않다. 그리고, 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440)는 연결되어, 작용부(249)가 된다.
또한, 도26에 나타낸 바와 같이 제4 비교예의 액추에이터(94)는 액추에이터(20)에 대하여 제2 빔(210)과 제4 빔(410)에 형성된 슬릿의 길이가 짧다. 즉, 제2 빔(210)의 제1 고정 전극(250)에 대향하는 제1 작용부(240)에만, 제1 슬릿(242)이 형성되고, 제1 슬릿(242)에 의해 분할된 제1 분할부(241)가 설치되어 있다. 그리고, 제4 빔(410)의 제1 고정 전극(450)에 대향하는 제2 작용부(440)에만, 제2 슬릿(442)이 형성되고, 제2 슬릿(442)에 의해 분할된 제2 분할부(441)가 설치되어 있다. 즉, 제4 비교예의 액추에이터(94)에서는 제2 빔(210)의 제1 분할부(241)의 모두에 대향해서 제1 고정 전극(250)이 설치되고, 또한, 제4 빔(410)의 제2 분할부(441)의 모두에 대향해서 제2 고정 전극(450)이 설치되어 있다.
또한, 도26에 나타낸 바와 같이 제2 접속단부(214)로부터 제1 작용단부(211)보다 먼 부분 및, 제4 접속단부(414)로부터 제2 작용단부(411)보다 먼 부분에, 제3 접속부(520)가 설치되고, 제3 접속부(520)는 제3 슬릿(522)에 의해 분할된 제3 분할부(521)를 갖고 있다. 여기서, 제1 분할부(241)는 제1 작용부(240)의 제2 접속단부(214)로부터 먼 측의 단부까지이며, 또한, 제2 분할부(441)는 제2 작용부(440)의 제4 접속단부(414)보다 먼 측의 단부까지이다. 따라서, 제1, 제2 분할부(241, 441)의, 각각의 모두에 대향하여 제1, 제2 고정 전극(250, 450)이 설치되어 있다. 또한, 제1 작용단부(211) 및 제2 작용단부(411)보다, 각각 제2 접속단부(214) 및 제4 접속단부(414)로부터 먼 측에 있는 분할부는 제3접속부(520)의 제3 분할부(521)이며, 제1, 제2 분할부(241, 441)가 아니다.
그리고, 제3 비교예의 액추에이터(93)와 제4 비교예의 액추에이터(94)는 상기의 제2 빔(210)의 평면 형상과 제4 빔(410)의 평면 형상 이외는 도19에 예시한 제2 실시 형태에 관한 액추에이터(20)와 동일한 구조를 갖는다.
도27의 (a), (b)는 각각 제3, 제4 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
즉, 도27의 (a), (b)는 각각, 도25, 도26의 F-F'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 횡축은 Y축 방향의 위치, 종축은 Z축 방향의 위치를 나타낸다. 그리고, 각 압전막에의 인가 전압이 OFF 시와 ON 시의, 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제4 빔(410)의 제2 작용부(440)의 상태를 나타내고 있다.
도27의 (a)에 나타낸 바와 같이 제3 비교예의 액추에이터(93)에서는 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)와 제4 빔(410)의 제2 작용부(440)가 연결되어서 작용부(249)가 되고 있고, 작용부(249)는 위로 오목한 쌍곡선 형상으로 휘어져 있다. 그리고, ON 시에는 작용부(249)는 제1 고정 전극(250), 제2 고정 전극(450)에 대하여 곡면의 일부만이[제1, 제2 유전막(253, 453)을 통해서] 접하여, 작용부(249)와제1 고정 전극(250), 제2 고정 전극(450)이 근접하고 있는 부분의 면적은 작다. 이로 인해, 최대 정전 용량은 작다. 구체적으로는 액추에이터(93)의 최대 정전 용량은 0.18pF이었다.
한편, 또한, 도27의 (b)에 나타낸 바와 같이 제4 비교예의 액추에이터(94)에서는 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440)에, 각각 제1 슬릿(242)과 제2 슬릿(442)이 형성되고, 이에 의해, 제1 분할부(241)와 제2 분할부(441)가 설치되어 있다. 이로 인해, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)이 근접하고 있는 부분의 면적 및, 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450)과가 근접하고 있는 부분의 면적은 제3 비교예에 비해 커져서, 최대 정전 용량도 제3 비교예에 비해 크게 할 수 있다. 그러나, 구체적으로는 액추에이터(94)의 최대 정전 용량은 0.2pF이며, 그 개선의 정도는 본 실시 형태에 비교하면 작았다. 이것은 제4 비교예의 액추에이터(94)에서는 제1 슬릿(241)과 제2 슬릿(421)의 길이가 짧기 때문에, 도27의 (b)에 나타낸 바와 같이 제1 작용부(240) 및 제2 작용부(440)에, 쌍곡선 형상의 빔의 휨이 남아있고, 분할부의 움직임의 자유도가 낮은 것이 원인이라고 생각된다.
이들, 제3, 제4 비교예의 도27의 (a), (b)의 특성과, 본 실시 형태의 도23을 비교하면 본 실시 형태에 관한 액추에이터(20)에서는 ON 시에, 제1 분할부(221)와 제1 고정 전극(250)이 큰 면적으로 근접할 수 있고, 또한, 제2 분할부(421)와 제2 고정 전극(450)이 큰 면적으로 근접할 수 있는 것을 알 수 있다. 이에 의해, 이미 설명한 바와 같이 액추에이터(20)의 최대 정전 용량은 0.9pF가 되어 제4 비교예의 4.5배로 크게 할 수 있다. 이것은 본 실시 형태에 있어서는 제1 슬릿(222) 및 제1 분할부(221), 제2 슬릿(422) 및 제2분할부(421)의 각각의 길이가 제4 비교예보다 길어, 이로 인해, 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)의 움직임의 자유도가 보다 높아져 있기 때문에다. 그리고, 각각의 분할부가 인가 전압에 의해 단계적, 이산 적으로, 순서대로 움직이기 때문에, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 곡선을 완만하게 할 수 있다.
이와 같이 본 실시 형태에 따르면 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터가 얻어진다.
또한, 상기는 제1 하부 전극(164)과 제1 상부 전극(162) 사이 제3 하부 전극(364)과 제3 상부 전극(362) 사이에 동일한 극성의 전압을 인가하고, 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262) 사이 제4 하부 전극(464)과 제4 상부 전극(462) 사이에 동일한 극성의 전압을 인가하여 전자의 조와 후자의 조에서 서로 극성이 다른 전압을 인가한 예이지만, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다. 즉, 제1 하부 전극(164)과 제1 상부 전극(162)의 사이와, 제3 하부 전극(364)과 제3 상부 전극(362) 사이에만 전압을 인가하거나, 혹은 제2 하부 전극(264)과 제2 상부 전극(262)의 사이와, 제4 하부 전극(464)과 제4 상부 전극(462) 사이에만 전압을 인가하고, 구동해도 좋다.
또한, 도24에 예시한 인가 전압 - 정전 용량 특성에 있어서는 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450) 사이의 정전 용량, 즉, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250)으로 형성되는 캐패시터와, 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450)으로 형성되는 캐패시터를 직렬 접속한 정전 용량을 나타냈으나, 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)을 접속해서 사용할 수도 있다.
도28은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 전기 회로를 예 시하는 회로도이다.
도28에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터(20)의 다른 사용방법에서는 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)을 접속해서 하나의 고정 전극으로 하고 이 고정 전극과, 제1 작용부(240) 및 제2 작용부(440)로 형성되는 캐패시터의 정전 용량을 이용한다. 이 때, 단자(81)가 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)을 접속한 고정 전극이며, 단자(83)가 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440)이며, 가변 캐패시터(82)가 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)을 접속한 고정 전극과, 제1 작용부(240)와 제2 작용부(440) 사이의 정전 용량이다.
상기한 액추에이터(20)에 있어서는 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제3 빔(310), 제4 빔(410)은 모노몰프 구조를 갖고 있었지만, 이것에 한하지 않는다. 즉, 이들 빔은 2매의 전극 사이에 끼워진 압전막을 포함하면 되며 모노몰프 구조 외, 바이몰프 구조, 비대칭 바이몰프 구조 등 각종 구조를 가질 수 있다.
도29는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도19의 D-D'선 단면도이다.
도30은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도19의 E-E'선 단면도이다.
즉, 제2 실시 형태에 관한 다른 액추에이터(21)는 도19에 예시한 액추에이터(20)에 있어서, 각 빔을 바이몰프 구조로 한 것이며,기타 평면 형상 등은 도19와 동일하다.
도29에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다른 액추에이터(21)에 있어서는 제3 빔(310)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제3 하부 전극(385)과, 제3 하부 전극(385)에 대향하는 제3 상부 전극(381)과, 제3 하부 전극(385)과 제3 상부 전극(381) 사이에 설치된 제3 압전막(384)을 갖고 있다. 그리고, 제3 압전막(384)과 제3 상부 전극(381) 사이에 설치된 제3 중간 전극(383)과, 제3 중간 전극(383)과 제3 상부 전극(381) 사이에 설치된 제3 상측 압전막(382)을 더 갖고 있다. 즉, 제3 하부 전극(385), 제3 압전막(384), 제3 중간 전극(383), 제3 상측 압전막(382), 제3 상부 전극(381)이 적층된 구조를 갖고 있다.
또한, 제1 빔(110)의 단면 구조, 즉, A-A'선 단면은 도29와 동일하다고 할 수 있다.
한편, 도30에 나타낸 바와 같이 액추에이터(21)에 있어서는 제4 빔(410)은 기판(101)의 주면(102)에 대향하는 제4 하부 전극(485)과, 제4 하부 전극(485)에 대향하는 제4 상부 전극(481)과, 제4 하부 전극(485)과 제4 상부 전극(481) 사이에 설치된 제4 압전막(484)을 갖고 있다. 그리고, 제4 압전막(484)과 제4 상부 전극(481) 사이에 설치된 제4 중간 전극(483)과, 제4 중간 전극(483)과 제4 상부 전극(481) 사이에 설치된 제4 상측 압전막(482)을 갖고 있다. 즉, 제4 하부 전극(485), 제4 압전막(484), 제4 중간 전극(483), 제4 상측 압전막(482), 제4 상부 전극(481)이 적층된 구조를 갖고 있다.
또한, 제3 접속부(520)는 제5 하부 전극(585), 제5 압전막(584), 제5 중간 전극(583), 제5 상측 압전막(582) 및 제5 상부 전극(581)이 적층된 구조를 갖고, 제5 하부 전극(585), 제5 압전막(584), 제5 중간 전극(583), 제5 상측 압전막(582) 및 제5 상부 전극(581)은 각각, 제4 하부 전극(485), 제4 압전막(484), 제4 중간 전극(483), 제4 상측 압전막(482) 및 제4 상부 전극(481)과, 동일한 층으로 되어 있다. 단, 본 발명은 이것에는 한정되지 않는다.
또한, 제2 빔(210)의 단면 구조, 즉, B-B'선 단면은 도30과 동일하다고 할 수 있다.
또한, 제1 내지 제5 하부 전극(185, 285, 385, 485, 585)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제5 압전막(184, 284, 384, 484, 584)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제5 중간 전극(183, 283, 383, 483, 583)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 또한, 제1 내지 제5 상측 압전막(182, 282, 382, 482, 582)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있는 . 그리고, 제1 내지 제5 상부 전극(181, 281, 381, 481, 581)은 동일한 층이며 동일한 재료를 포함할 수 있다. 단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
또한, 제1 접속부(131)와 제2 접속부(331)는 상기의 각 빔을 구성하는 적층 구조와 동일한 적층 구조를 가질 수 있다. 단, 본 발명은 이것에는 제한되지 않는다.
액추에이터(21)는 빔의 휨의 영향을 실질적으로 해소할 수 있어 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화하는 효과를 갖고, 또한, 바이몰프 구조를 갖고 있으므로, 모노몰프 구조의 액추에이 터(20)에 비해 구동 전압을 저감할 수 있다.
또한, 상기한 액추에이터(20, 21)에 있어서도, 제1 고정부(140), 제2 고정부(340)는 도16에 예시한 액추에이터(17)와 같이, 각각, 제1 빔(110), 제3 빔(310) 으로 구성할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 슬릿(222) 및 제2 슬릿(422), 즉, 그것들에 의해 형성되는 제1 분할부(221) 및 제2 분할부(421)의 수, 길이(X축 방향의 길이), 폭(Y축 방향의 길이)은 임의이다. 이하에 예를 설명한다.
도31은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도31에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(22)에서는 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221e)의 굵기가 다르게 되어 있다. 즉, 제1 분할부(221)의 제1 빔(110)측의 분할부(221a 내지 221c)가 가늘고, 제1 분할부(221)의 제1 빔(110)으로부터 먼 측의 분할부(221d, 221e)가 굵다. 또한, 제2 분할부(421)의 제3 빔(310)측의 분할부(421a 내지 421c)가 가늘고, 제2 분할부(421)의 제3 빔(310)으로부터 먼 측의 분할부(421d, 421e)가 굵다. 이와 같이 각 분할부의 굵기를 변화시킴으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 임의의 형상으로 제어하는 것이 가능하다.
도32는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도32에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에 이터(23)에서는 제2 분할부(421)의 분할부(421a 내지 421g)의 각각의 굵기는 동일하지만, 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221e)의 굵기가 다르게 되어 있다. 그리고, 제1 분할부(221)의 수와 제2 분할부(421)의 수가 다르게 되어 있다. 그리고, 제3 접속부(520)는 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속할 때, 제2 분할부(421)의 2개의 분할부(421f, 421g)와 제1 분할부(221)의 하나의 분할부(221e)를 접속하고 있다. 또한, 제2 분할부(421)의 2개의 분할부(421d, 421e)와 제1 분할부(221)의 하나의 분할부(221d)를 접속하고 있다. 이와 같이 제3 접속부(520)는 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속할 때, 각각의 분할부의 접속개수, 구성은 임의이다.
도33은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도33에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(24)에서는 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221e)의 굵기가 다르게 되어 있다. 즉, 제1 분할부(221)의 제1 빔(110)측의 분할부(221a 내지 221c)가 가늘고, 제1 분할부(221)의 제1 빔(110)으로부터 먼 측의 분할부(221d, 221e)가 굵다. 또한, 제2 분할부(421)의 제3 빔(310)측의 분할부(421a, 421b)가 굵고, 제2 분할부(221)의 제3 빔(310)으로부터 먼 측의 분할부(421c 내지 421e)가 가늘다. 이와 같이 각 분할부의 굵기를 변화시킴으로써, 인가 전압 - 정전 용량 특성을 임의의 형상으로 하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 관한 각종 예에서, 도19와 도31에 예시한 액추에이 터(20, 22)는 제1 내지 제4 빔의 구조가 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 대칭이다. 이 경우, Y축 방향의 빔의 휨이 상쇄되어, 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)의 각 분할부가 중심선 G-G'에 대하여 대칭이 된다. 이에 의해, 안정된 동작을 얻을 수 있다.
한편, 도32, 도33에 예시한 액추에이터(23, 24)에 있어서는 제1 빔(110)과 제3 빔(310)은 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 대칭이지만, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)의 구조는 중심선 G-G'에 대하여 비대칭이다. 이와 같이 제2 빔(210)과 제4 빔(410)이 중심선 G-G'에 대하여 비대칭인 경우, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)의 움직임은 비대칭이 된다. 그리고, 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)의 각각의 움직임도 비대칭이라고 할 수 있고, 이에 의해, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 곡선의 형을 임의로 바꿀 수 있다.
또한, 제1 빔(110)과 제3 빔(310)을, 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 비대칭으로 할 수도 있다.
또한, 제1 접속부(131)와 제2 접속부(331)도, 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 대칭으로 할 수도 있다. 또한, 비대칭으로 할 수도 있다.
그리고, 제3 접속부(520)도, 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 대칭으로 할 수도 있다. 또한, 비대칭으로 할 수도 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제3 접속부(520)는 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속하지만, 그 때, 분할된 모든 분할부끼리를 접속할 수도 있고, 그 일부를 접속할 수도 있다.
도34는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도34에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 다른 예의 액추에이터(25)에서는 제1 분할부(221)의 분할부(221g)와, 제2 분할부(421)의 분할부(421g)만이 제3 접속부(529)에 의해 접속되어 있다. 이와 같이 분할부의 일부만을 접속해도 좋다.
도35는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 동작을 예시하는 모식도이다.
도35의 (a)는 도19에 예시한 액추에이터(20)의 제2 작용부(440)의 OFF 시의 상태의 시뮬레이션 결과를 예시하고 있고, 도35의 (b)는 도34에 예시한 액추에이터(25)의 제2 작용부(440)의 OFF 시의 상태의 시뮬레이션 결과를 예시하고 있다. 또한, 제2 작용부(440)와 접속되는 제1 작용부(240)의 상태는 각각의 제2 작용부(440)의 상태와 대칭이기 때문에, 이들의 도면에 있어서는 제2 작용부(440)만이 도시되어 있다.
도35의 (a)에 나타낸 바와 같이 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221g)와 제2 분할부(421)의 분할부(421a 내지 421g)가 각각 접속된 액추에이터(20)에 있어서는 각 분할부는 분할부(421a)로부터 분할부(421g)로 감에 따라, 연속적으로 점차 하방[제2 고정 전극(450)에 근접하는 방향]에 위치하고 있다. 그리고, 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450)의 거리는 어느 분할부(421a 내지 421g)에서도 비 교적 가깝고, 또한, 제2 고정 전극(450)과의 거리는 연속적으로 변화되고 있다.
이에 대해, 도35의 (b)에 나타낸 바와 같이 분할부(221g)와 분할부(421g)만이 접속되어 있는 액추에이터(25)의 경우에는 분할부(421g)만이 제2 고정 전극(450)과의 거리가 가깝고, 그 이외의 분할부(421a 내지 421f)는 제2 고정 전극(450)과의 거리가 커지고 있다. 그리고, 그 거리는 분할부(421f)에서 가장 크고, 분할부(421a)가 가장 작다. 따라서, 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221g)와 제2 분할부(421)의 분할부(421a 내지 421g)가 각각 접속된 액추에이터(20)에서는 각 분할부가 순서대로 고정 전극의 방향으로 움직이는 특성을 갖고, 또한, OFF 시에 있어서의 작용부와 고정 전극의 거리를 작게 할 수 있으므로 구동 전압을 낮게 할 수 있다. 한편, 제1 분할부(221)의 분할부(221a 내지 221g)와, 제2 분할부(421)의 분할부(421a 내지 421g)의 일부를 접속한 액추에이터(25)의 경우에는 접속된 분할부와 접속되어 있지 않은 분할부에서, 고정 전극으로부터의 거리가 크게 상이하기 때문에, 각 분할부의 움직임의 동작 전압을 크게 상이하게 할 수 있다. 이로 인해, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 곡선을 완만하게 하는 것이 가능해지고, 이것을 이용하여 인가 전압 - 정전 용량 특성을 임의로 바꿀 수 있다.
또한, 도34에 있어서는 제1 분할부(221)의 분할부(221g)와, 제2 분할부(421)의 분할부(421g)의 1조가 접속되어 있지만, 접속하는 조의 수는 임의이다. 그리고, 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속하는 개수에 의해, 분할부의 위치(고정 전극으로부터의 높이)를 바꿀 수 있다. 또한, 분할부를 접속하는 위치도 임의이다. 또한, 접속하는 개수나 위치뿐만 아니라 이들을 접속하는 제3 접속 부(520)의 사이즈나 막 구조 등에 의해서도 분할부의 위치(고정 전극으로부터의 높이)를 바꿀 수 있다.
또한, 상기한 액추에이터(22 내지 25)의 각 빔은 도29, 도30에 단면 구조를 예시한 바이몰프 구조로 할 수도 있다.
[제3 실시 형태]
도36은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도36에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액추에이터(30)는 제1 빔(110), 제2 빔(210), 제1 접속부(131), 제3 빔(310), 제4 빔(410) 및 제2 접속부(331)를 구비한다. 또 도시하지 않지만, 제1 고정 전극(250), 제1 고정부(140), 제2 고정 전극(450) 및 제2 고정부(340)를 구비한다. 이들에 관해서는 제1, 제2 실시 형태에서 설명한 것과 동일하게 할 수 있으므로, 설명을 생략한다.
그리고, 액추에이터(30)는 제2 빔(210)의 제2 접속단부(214)와, 제4 빔(410)의 제4 접속단부(414)를 접속하는 제4 접속부(531)를 더 구비한다.
즉, 액추에이터(30)는 액추에이터(20)에 있어서의 작용단부끼리를 접속하는 제3 접속부(520) 대신에, 제2, 제4 접속단부(2l4, 414)를 접속하는 제4 접속부(531)를 설치한 것이다. 즉, 도11에 예시한 액추에이터(11)를 2개의 조로 설치하고, 그것들을 각각의 접속단부에서 접속한 것이다.
도37은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도37은 도36의 F-F'선 단면을 모식적으로 나타낸 단면도이며, 도면의 정의는 도23의 정의로 마찬가지이다.
도37에 나타낸 바와 같이 액추에이터(30)에서는 OFF 시에는 각 작용부(240, 440)의 휨은 실질적으로 해소되어, 제1 분할부(221a 내지 221g) 및 제2 분할부(421a 내지 421g)의, 각각 제1 고정 전극(250) 및 제2 고정 전극(450)으로부터의 위치는 거의 동일하게 되어 있다. 이것은 도11에 예시한 액추에이터(11)를 2개의 조로 설치하고, 그것들을 접속단부로 접속함으로써, Y축 방향의 빔의 휨이 상쇄되었기 때문이라고 생각된다. 또한, ON 시에는 제1 분할부(221)의 각 분할부(221a 내지 221g)와, 제2 분할부(421)의 각 분할부(421a 내지 421g)가 각각 제1 고정 전극(250)과[제1 유전막(253)을 통해서], 제2 고정 전극(450)과[제2 유전막(453)을 통해서]에 접하고 있다. 이로 인해, 제2 빔(210)의 제1 작용부(240)에 있어서, 제2 하부 전극(264)과 제1 고정 전극(250)이 근접하는 면적이 크고, 또한, 제4 빔(410)의 제2 작용부(440)에 있어서, 제4 하부 전극(464)과 제2 고정 전극(450)이 근접하는 면적이 크다. 이에 의해, 제1 작용부(240)와 제1 고정 전극(250), 제2 작용부(440)와 제2 고정 전극(450)에서 형성되는 최대 정전 용량을 크게 할 수 있다. 구체적으로는 최대 정전 용량을 O.6pF 로 할 수 있다.
또한, 도36에 예시한 구조에 있어서, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)에 슬릿을 형성하지 않은 것을 바꾼 제5 비교예의 경우, 그 정전 용량은 0.1pF이었다. 이와 같이 제3 실시 형태에 관한 액추에이터(30)는 슬릿을 형성하지 않은 제5 비교예의 6배의 최대 정전 용량을 얻을 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 관한 액추에이터(30)에 있어서는 제1, 제2 작용부(240, 440)는 각각 제1 분할부(221)[분할부(221a 내지 221g)], 제2 분할부(421)[분할부(421a 내지 421g)]로 분할되어 있으므로, 분할부(221a 내지 221g), 분할부(421a 내지 421g)가 단계적, 이산적으로 움직이므로, 완만하게 변화되는 인가 전압 - 정전 용량 특성이 얻어진다.
이와 같이 본 실시 형태에 의해, 빔의 휨의 영향을 저감함으로써, 최대 정전 용량이 크고, 또한, 최대 정전 용량 부근에서의 정전 용량의 급준한 변화를 완화시킨 액추에이터를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 제1 슬릿(222) 및 제2 슬릿(422), 즉, 그것들에 의해 형성되는 제1 분할부(221) 및 제2 분할부(421)의 수, 길이(X축 방향의 길이), 폭(Y축 방향의 길이)은 임의이다.
또한, 제1 내지 제4 빔(110, 210, 310, 410) 및 제1, 제2, 제4 접속부(131, 331, 531)는 제2 빔(210)과 제4 빔(410) 사이의 중심선 G-G'에 대하여 대칭으로 할 수 있다. 이에 의해, 안정된 동작을 얻을 수 있다. 또한, 비대칭으로 할 수도 있다. 이에 의해, 인가 전압 - 정전 용량 특성의 곡선을 임의로 바꿀 수 있다. 또한, 제1 내지 제4 빔(110, 210, 310, 4l0)은 모노몰프 구조, 바이몰프 구조, 비대칭 모노몰프 구조 등, 각종 구조를 가질 수 있다.
또한, 제2 실시 형태의 구조와 제3 실시 형태의 구조를 조합해도 좋다. 즉, 제1 분할부(221)와 제2 분할부(421)를 접속하는 제3 접속부(520)를 설치하고, 또한, 제2 빔(210)의 제2 접속단부(214)와 제4 빔(410)의 제4 접속단부(414)를 접속 하는 제4 접속부(531)를 설치해도 좋다.
[제4 실시 형태]
도38은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도38에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액추에이터(40)에서는 도19에 예시한 액추에이터(20)에 대하여 제1 고정 전극(250) 및 제2 고정 전극(450)의 평면 형상을 바꾼 것이다.
즉, 제2 빔(210)과 제4 빔(410)의 중심선 G-G'로부터 이격됨에 따라서, 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)의 X축 방향의 길이가 길게 되어 있다. 이에 의해, 분할부(221a 내지 221g), 분할부(421a 내지 421g)가 각각 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)과 대향해서 형성되는 분할된 작용부의 면적이 변하여 인가 전압 - 정전 용량 특성의 제어성이 향상된다.
또한, 제1 고정 전극(250) 및 제2 고정 전극(450)의 X축 방향의 길이를, 중심선 G-G'로부터의 거리(위치)에 의해 바꾸는 경우에 있어서, 각각의 위치에 있어서, 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)은 각각, 제1 분할부(221)의 제1 작용단부(211)측의 일부, 제2 분할부(421)의 제2 작용단부(411)측의 일부와 대향한다. 즉, 제2 분할부(421)의 복수의 분할부 중의 어느 하나의 X축 방향의 길이 및, 제2 분할부(421)의 복수의 분할부 중의 어느 하나의 X축 방향의 길이가 중심선 G-G'로부터의 그 위치에 있어서의, 제1 고정 전극(250), 제2 고정 전극(450)의 X축 방향의 길이보다 길면 좋다.
또한, 도38에서는 중심선 G-G'로부터 이격됨에 따라서, 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)의 X축 방향의 길이를 길게 했지만, 그 반대라도 된다. 또한, 제1 고정 전극(250)과 제2 고정 전극(450)의 X축 방향의 길이는 단조롭게 증가 또는 단조롭게 감소할 뿐만 아니라, 각종 곡선을 갖는 함수에 의해 변화시킬 수 있다.
[제5 실시 형태]
도39는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도39에 나타낸 바와 같이 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액추에이터(50)에서는 도19에 예시한 액추에이터(20)에 대하여 제1 고정 전극(250) 및 제2 고정 전극(450)의 평면 형상을 바꾼 것이다.
즉, 제1 고정 전극(250)은 2개로 분할되어, 분할부(251, 252)를 갖고 있다. 또한, 제2 고정 전극(450)은 2개로 분할되어서, 분할부(451, 452)를 갖고 있다. 즉, 액추에이터(50)는 분할부(251, 252, 451, 452)의 4개의 고정 전극에 의한 4개의 가변 캐패시터를 가질 수 있고, 각각의 접속 방법에 의해, 각종 인가 전압 - 정전 용량 특성을 갖는 액추에이터가 얻어진다.
또한, 도39에 있어서는 제1 고정 전극(250)의 분할부(251, 252)의 X축 방향의 길이와, 제2 고정 전극(450)의 분할부(451, 452)의 X축 방향의 길이를 바꾸고 있다. 이에 의해, 각 전극 사이에서 형성되는 캐패시터의 정전 용량을 바꿀 수 있어, 인가 전압 - 정전 용량의 제어성이 더욱 향상된다.
또한, 이상 예시한 액추에이터(10 내지 18)는 제1 빔(110)과 제2 빔(210)이 설치된 하나의 되접기 구조를 갖고, 액추에이터(20 내지 25, 30, 40, 50)는 그것 외에 제3 빔(310)과 제4 빔(410)이 더 설치된 2개의 되접기 구조를 갖고 있었지만, 본 실시 형태는 이에 한정하지 않고, 3개 이상의 되접기 구조를 갖고 있어도 좋다.
또한, 이상 설명한 본 발명의 실시 형태에 관한 액추에이터는 압전 구동형 용량 가변 캐패시터나 캐패시터형 스위치로서 사용할 수 있다.
또한, 위에서 설명한 본 발명의 실시 형태에 관한 액추에이터에 의해 형성한 용량 가변 캐패시터나 고주파 스위치(캐패시터형 스위치)를 사용해서 각종 전자 회로를 제작할 수 있다.
도40은 본 발명의 실시 형태의 액추에이터를 이용한 전자 회로와 전자 기기를 예시하는 모식도이다.
도40에 나타낸 바와 같이 본 발명의 실시 형태에 관한 액추에이터에 의해 제작된 용량 가변 캐패시터를 세트시켜, 주파수가 가변인 필터를 내장하는 전자 회로(910)를 제작할 수 있다. 또한, 이 전자 회로(910)는 예를 들어, 휴대 전화 등의 각종 전자 기기(900)에 사용할 수 있다.
이상, 구체예를 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해서 설명했다. 그러나, 본 발명은 이들의 구체예에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 액추에이터를 구성하는 각 요소의 구체적인 구성에 관해서는 당업자가 공지의 범위로부터 적절하게 선택함으로써 본 발명을 동일하게 실시하여, 동일한 효과를 얻는 것이 가능한 한, 본 발명의 범위에 포함된다.
또한, 각 구체예의 어느 2개 이상의 요소를 기술적으로 가능한 범위에서 조합한 것도, 본 발명의 요지를 포함하는 한 본 발명의 범위에 포함된다.
기타, 본 발명의 실시 형태로서 상술한 액추에이터를 기초로 하고, 당업자가 적절하게 설계 변경해서 실시할 수 있는 모든 액추에이터도, 본 발명의 요지를 포함하는 한, 본 발명의 범위에 속한다.
기타, 본 발명의 사상의 범위에 있어서, 당업자라면 각종 변경예 및 수정예에 상도할 수 있는 것이며, 그것들 변경예 및 수정예에 대해서도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해된다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도2는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도3은 도1의 B-B'선 단면도이다.
도4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도5는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도6의 (a), (b)는 각각, 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도7은 액추에이터에 발생하는 휨을 설명하기 위한 모식도이다.
도8의 (a), (b)는 각각 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도9는 제1, 제2 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도10은 제1 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도11은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도12는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도13은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도14의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도15의 (a), (b)는 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도16은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도17은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 A-A'선 단면도이다.
도18은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도1의 B-B'선 단면도이다.
도19는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도20은 도19의 D-D'선 단면도이다.
도21은 도19의 E-E'선 단면도이다.
도22는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 전기 회로를 예시하는 회로도이다.
도23은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도24는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 그래프이다.
도25는 제3 비교예의 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도26은 제4 비교예의 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도27의 (a), (b)는 각각 제3, 제4 비교예의 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도28은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 전기 회로를 예시하는 회로도이다.
도29는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도19의 D-D'선 단면도이다.
도30은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 도19의 E-E'선 단면도이다.
도31은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도32는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도33은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도34는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 다른 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도35는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 액추에이터의 동작을 예시하는 모식도이다.
도36은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도37은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 액추에이터의 특성을 예시하는 모식 단면도이다.
도38은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도39는 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 액추에이터의 구성을 예시하는 모식 평면도이다.
도40은 본 발명의 실시 형태의 액추에이터를 이용한 전자 회로와 전자 기기를 예시하는 모식도이다.
[부호의 설명]
10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 30, 40, 50, 91, 92, 93, 94 : 액추에이터
76, 80, 81, 83 : 단자
77, 79, 82 : 가변 캐패시터
78 : 선로
101 : 기판
102 : 주면
110 : 제1 빔
111 : 제1 고정단부
114 : 제1 접속단부
131 : 제1 접속부
140 : 제1 고정부
141, 142 , 341, 342 : 간극
16l, 261, 361, 461, 571 : 지지막
162, 18l, 262, 281, 362, 381, 462, 481, 572, 581 : 상부 전극
163, 184, 263, 284, 363, 384, 463, 484, 573, 584 : 압전막
164, 185, 264, 285, 364, 385, 464, 485, 574, 585 : 하부 전극
182, 282, 382, 482, 582 : 상측 압전막
183, 283, 383, 483, 583 : 중간 전극
210 : 제2 빔
211 : 제1 작용단부
214 : 제2 접속단부
221, 221a 내지 221g, 241, 241a, 241b : 제1 분할부
222, 222a 내지 222f, 242 : 제1 슬릿
240 : 제1 작용부
249 : 작용부
250 : 제1 고정 전극
251, 252 : 제1 고정 전극의 분할부
253 : 제1 유전막
310 : 제3 빔
311 : 제2 고정단
314 : 제3 접속단부
331 : 제2 접속부
340 : 제2 고정부
410 : 제4 빔
411 : 제2 작용단부
414 : 제4 접속단부
421, 421a 내지 421g, 441 : 제2 분할부
422, 422a 내지 422f, 442 : 제2 슬릿
440 : 제2 작용부
450 : 제2 고정 전극
451, 452 : 제2 고정 전극의 분할부
453 : 제2 유전막
520, 529 : 제3 접속부
521 : 제3 분할부
522 : 제3 슬릿
531 : 제4 접속부
900 : 전자 기기
910 : 전자회로

Claims (13)

  1. 기판과,
    제1 하부 전극과, 제1 상부 전극과, 상기 제1 하부 전극과 상기 제1 상부 전극의 사이에 설치된 제1 압전막을 포함하고, 제1 고정단부로부터 제1 접속단부까지 연장되는 제1 빔과,
    상기 제1 고정단부와, 상기 기판을 연결하고, 상기 제1 빔을 상기 기판의 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제1 고정부와,
    제2 하부 전극과, 제2 상부 전극과, 상기 제2 하부 전극과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 압전막을 포함하고, 제2 접속단부로부터 제1 작용단부까지 연장되고, 상기 제1 빔과 나란히 설치되고, 상기 제1 작용단부로부터 상기 제2 접속단부를 향해서 연장된 제1 슬릿에 의해 제1 분할부로 분할되어 있는 제2 빔과,
    상기 제1 접속단부와, 상기 제2 접속단부를 연결하고, 상기 제2 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 유지하는 제1 접속부와,
    상기 제1 분할부의 상기 제1 작용단부측의 일부에 대향하여 상기 기판의 상기 주면에 설치된 제1 고정 전극을 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 하부 전극은 상기 제1 하부 전극과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지고,
    상기 제2 압전막은 상기 제1 압전막과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지고,
    상기 제2 상부 전극은 상기 제1 상부 전극과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제1 접속부는 상기 제1 하부 전극을 구성하는 재료로 이루어지는 층과, 상기 제1 압전막을 구성하는 재료로 이루어지는 층과, 상기 제1 상부 전극을 구성하는 재료로 이루어지는 층과, 각각 실질적으로 동일한 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1 빔은 상기 제1 압전막과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 중간 전극과, 상기 제1 중간 전극과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 상측 압전막을 더 포함하고,
    상기 제2 빔은 상기 제2 압전막과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 중간 전극과, 상기 제2 중간 전극과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 상측 압전막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  5. 제4항에 있어서, 제3 하부 전극과, 제3 상부 전극과, 상기 제3 하부 전극과 상기 제3 상부 전극 사이에 설치된 제3 압전막을 포함하고, 제2 고정단부로부터 제3 접속단부까지 연장되고, 상기 제1 빔과 나란히 설치된 제3 빔과,
    상기 제2 고정단과, 상기 기판을 연결하고, 상기 제3 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제2 고정부와,
    제4 하부 전극과, 제4 상부 전극과, 상기 제4 하부 전극과 상기 제4 상부 전극 사이에 설치된 제4 압전막을 포함하고, 제4 접속단부로부터 제2 작용단부까지 연장되고, 상기 제3 빔과 나란히 상기 제3 빔과 상기 제2 빔의 사이에 설치되고, 상기 제2 작용단부로부터 상기 제4 접속단부를 향해서 연장된 제2 슬릿에 의해 제2 분할부로 분할되어 있는 제4 빔과,
    상기 제3 접속단부와 상기 제4 접속단부를 연결하고, 상기 제4 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 유지하는 제2 접속부와,
    상기 제2 분할부의 상기 제2 작용단부측의 일부에 대향하고, 상기 기판의 상기 주면에 설치된 제2 고정 전극과,
    상기 제1 분할부와 상기 제2 분할부를 접속하는 제3 접속부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  6. 제4항에 있어서, 제3 하부 전극과, 제3 상부 전극과, 상기 제3 하부 전극과 상기 제3 상부 전극 사이에 설치된 제3 압전막을 포함하고, 제2 고정단부로부터 제3 접속단부까지 연장되고, 상기 제1 빔과 나란히 설치된 제3 빔과,
    상기 제2 고정단과 상기 기판을 연결하고, 상기 제3 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제2 고정부와,
    제4 하부 전극과, 제4 상부 전극과, 상기 제4 하부 전극과 상기 제4 상부 전극 사이에 설치된 제4 압전막을 포함하고, 제4 접속단부로부터 제2 작용단부까지 연장되고, 상기 제3 빔과 나란히 상기 제3 빔과 상기 제2 빔의 사이에 설치되고, 상기 제2 작용단부로부터 상기 제4 접속단부를 향해서 연장된 제2 슬릿에 의해 제2 분할부로 분할되어 있는 제4 빔과,
    상기 제3 접속단부와 상기 제4 접속단부를 연결하고, 상기 제4 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 유지하는 제2 접속부와,
    상기 제2 분할부의 상기 제2 작용단부측의 일부에 대향하고, 상기 기판의 상기 주면에 설치된 제2 고정 전극과,
    상기 제2 접속단부와 상기 제4 접속단부를 접속하는 제4 접속부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서, 상기 기판의 상기 주면에 대하여 수직한 방향으로부터 보았을 때, 상기 제2 빔의 형상과 상기 제4 빔의 형상은 상기 제2 빔과 상기 제4 빔 사이의 중심선에 대하여 실질적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서, 상기 기판의 상기 주면에 대하여 수직한 방향으로부터 보았을 때, 상기 제1 빔의 형상과 상기 제3 빔의 형상은 상기 제2 빔과 상기 제4 빔 사이의 중심선에 대하여 실질적으로 대칭인 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제2 고정 전극은 상기 제1 고정 전극과 전기적으로 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 액추에이터.
  10. 기판과,
    제1 하부 전극과, 제1 상부 전극과, 상기 제1 하부 전극과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 압전막을 포함하고, 제1 고정단부로부터 제1 접속단부까지 연장되는 제1 빔과,
    상기 제1 고정단부와 상기 기판을 연결하고, 상기 제1 빔을 상기 기판의 주면의 상방에 간극을 두고 지지하는 제1 고정부와,
    제2 하부 전극과, 제2 상부 전극과, 상기 제2 하부 전극과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 압전막을 포함하고, 제2 접속단부로부터 제1 작용단부까지 연장되고, 상기 제1 빔과 나란히 설치되고, 상기 제1 작용단부로부터 상기 제2 접속단부를 향해서 연장된 제1 슬릿에 의해 제1 분할부로 분할되어 있는 제2 빔과,
    상기 제1 접속단부와 상기 제2 접속단부를 연결하고, 상기 제2 빔을 상기 기판의 상기 주면의 상방에 간극을 두고 유지하는 제1 접속부와,
    상기 제1 분할부의 상기 제1 작용단부측의 일부에 대향하고, 상기 기판의 상기 주면에 설치된 제1 고정 전극을 갖는 액추에이터를 구비한 전자 기기에 있어서,
    상기 액추에이터를 용량 가변 캐패시터와 고주파 스위치 중 적어도 어느 하나로서 갖는 전기 회로를 구비한 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  11. 제10항에 있어서, 상기 액추에이터는 상기 제2 하부 전극이 상기 제1 하부 전극과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지고,
    상기 제2 압전막이 상기 제1 압전막과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지 고,
    상기 제2 상부 전극이 상기 제1 상부 전극과 실질적으로 동일한 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  12. 제11항에 있어서, 상기 액추에이터는
    상기 제1 접속부가 상기 제1 하부 전극을 구성하는 재료로 이루어지는 층과, 상기 제1 압전막을 구성하는 재료로 이루어지는 층과, 상기 제1 상부 전극을 구성하는 재료로 이루어지는 층과 각각 실질적으로 동일한 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  13. 제12항에 있어서, 상기 액추에이터는
    상기 제1 빔이 상기 제1 압전막과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 중간 전극과, 상기 제1 중간 전극과 상기 제1 상부 전극 사이에 설치된 제1 상측 압전막을 더 포함하고,
    상기 제2 빔이 상기 제2 압전막과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 중간 전극과, 상기 제2 중간 전극과 상기 제2 상부 전극 사이에 설치된 제2 상측 압전막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009291030A (ja) * 2008-05-30 2009-12-10 Toshiba Corp Ｍｅｍｓ可変キャパシタ
US8363380B2 (en) 2009-05-28 2013-01-29 Qualcomm Incorporated MEMS varactors
US8218228B2 (en) * 2009-12-18 2012-07-10 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Two-terminal variable capacitance MEMS device
WO2011086767A1 (ja) * 2010-01-14 2011-07-21 株式会社村田製作所 可変容量装置
JP2013201346A (ja) * 2012-03-26 2013-10-03 Ulvac Japan Ltd 圧電素子及び圧電素子の製造方法
US8884725B2 (en) * 2012-04-19 2014-11-11 Qualcomm Mems Technologies, Inc. In-plane resonator structures for evanescent-mode electromagnetic-wave cavity resonators
US9178256B2 (en) 2012-04-19 2015-11-03 Qualcomm Mems Technologies, Inc. Isotropically-etched cavities for evanescent-mode electromagnetic-wave cavity resonators
JP6107827B2 (ja) * 2012-09-10 2017-04-05 富士通株式会社 可変容量回路及びインピーダンス整合回路
JP6474868B1 (ja) * 2017-08-29 2019-02-27 株式会社トライフォース・マネジメント 発電素子
CN113644190A (zh) * 2020-04-24 2021-11-12 中芯集成电路（宁波）有限公司 伸缩结构及形成方法、驱动方法、电子设备、摄像模组

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087231A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Toshiba Corp マイクロメカニカルデバイス
JP2006159356A (ja) 2004-12-08 2006-06-22 Toshiba Corp 圧電駆動型ｍｅｍｓ装置
JP2007259669A (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Toshiba Corp 圧電アクチュエータ及びそれを用いたマイクロメカニカルデバイス、可変容量キャパシタ、スイッチ
KR20070122163A (ko) * 2006-06-23 2007-12-28 가부시끼가이샤 도시바 압전 구동형 ｍｅｍｓ 디바이스

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2837616B1 (fr) * 2002-03-19 2004-05-28 Schneider Electric Ind Sa Appareil electrique a actionneur piezoelectrique pilote
US7098577B2 (en) * 2002-10-21 2006-08-29 Hrl Laboratories, Llc Piezoelectric switch for tunable electronic components
US7633213B2 (en) * 2005-03-15 2009-12-15 Panasonic Corporation Actuator, switch using the actuator, and method of controlling the actuator
JP2007005635A (ja) * 2005-06-24 2007-01-11 Toshiba Corp 半導体装置
JP4732876B2 (ja) * 2005-11-30 2011-07-27 株式会社日立製作所 アクチュエータ、アクチュエータモジュールおよびアクチュエータモジュール製造方法
KR100785084B1 (ko) 2006-03-30 2007-12-12 삼성전자주식회사 압전형 ｍｅｍｓ 스위치 및 그 제조방법
JP4834443B2 (ja) * 2006-03-31 2011-12-14 株式会社東芝 圧電駆動型ｍｅｍｓアクチュエータ
JP4220541B2 (ja) 2006-09-22 2009-02-04 株式会社東芝 Ｍｅｍｓ装置
JP2009055683A (ja) 2007-08-24 2009-03-12 Toshiba Corp 圧電駆動型ｍｅｍｓ装置および携帯端末

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006087231A (ja) 2004-09-16 2006-03-30 Toshiba Corp マイクロメカニカルデバイス
JP2006159356A (ja) 2004-12-08 2006-06-22 Toshiba Corp 圧電駆動型ｍｅｍｓ装置
JP2007259669A (ja) 2006-03-24 2007-10-04 Toshiba Corp 圧電アクチュエータ及びそれを用いたマイクロメカニカルデバイス、可変容量キャパシタ、スイッチ
KR20070122163A (ko) * 2006-06-23 2007-12-28 가부시끼가이샤 도시바 압전 구동형 ｍｅｍｓ 디바이스

Also Published As

Publication number Publication date
CN101488723A (zh) 2009-07-22
JP2009171737A (ja) 2009-07-30
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US7830068B2 (en) 2010-11-09
CN101488723B (zh) 2012-07-18
US20090189487A1 (en) 2009-07-30

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