静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法
【課題】本発明は、膜体自体の構成で振動を抑制することができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法を提供する。
【解決手段】基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
【解決手段】基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気力で動作する静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを構成する固定子と可動子との間に静電気力を作用させ、その反発力、吸引力により可動子を駆動する静電アクチュエータが知られている。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）分野などにおいては、半導体製造技術等を用いて非常に小型の静電アクチュエータやマイクロスイッチなどが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
このような静電アクチュエータやマイクロスイッチなどにおいては、吸引電極に電圧を急激に印加または印加電圧を急激に遮断すると膜体（可動体）が振動し、安定するまでに時間を要するという問題がある。
そのため、膜体にパルス状の電圧を印加して振動を低減させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示がされた技術においては、パルス状の電圧を発生させるための制御電源が別途必要となり、また、印加するパルス状の電圧も膜体の大きさ、材質、環境温度などにより異なるものとしなければならないおそれがあった。
【特許文献１】特開２００４−１３４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、膜体自体の構成で振動を抑制することができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
【０００６】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータと、前記基板上に設けられた少なくとも１対の入出力電極と、を備え、静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチが提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、第１の方向に延在するダミー層を基板上に形成し、前記ダミー層の形状に対応した凸部を表面に有する吸引電極を前記基板上に形成し、前記吸引電極の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する絶縁層を前記吸引電極の上に形成し、前記絶縁層の表面の凸部に対応した凸部を表面に有するレジスト膜を前記絶縁層の上に形成し、前記レジスト膜の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する膜体を前記レジスト膜の上に形成し、前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、基板上に吸引電極を形成し、前記吸引電極を覆うように絶縁層を形成し、前記絶縁層の主面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜を覆うように膜体を形成し、前記膜体の主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部を形成し、前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、膜体自体の構成で振動を抑制することができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図１（ａ）は模式平面図、図１（ｂ）は模式側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視模式断面図である。
【００１２】
図１に示すように、静電アクチュエータ１には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された板状の膜体４と、が備えられている。膜体４の一方の主面には、主面から突出し主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部４ｃが設けられている。
【００１３】
基板２は、例えば、ガラスのような絶縁性材料で形成されている。尚、導電性材料、シリコン（Ｓｉ）のような半導電性材料からなる基板の主面を絶縁性材料で覆うようにすることもできる。
基板２上には、所定の間隔をあけて吸引電極３ａと吸引電極３ｂとが隣接するようにして設けられている。吸引電極３ａ、３ｂは、例えば、金属などの導電性材料で形成させることができる。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、これらの合金などを例示することができる。
【００１４】
また、後述する静電気力の発生の観点からは、吸引電極３ａ、３ｂの面積は広い方が好ましい。そのため、吸引電極３ａと吸引電極３ｂとの間のスペースは狭い方が好ましい。尚、図１では、吸引電極が２個設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、吸引電極は１個設けるようにしてもよく、３個以上設けるようにしてもよい。また、その形状も、図示した矩形に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００１５】
吸引電極３ａ、３ｂの主面は、絶縁層５で覆われている。絶縁層５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、樹脂材料などの絶縁性材料で形成させることができる。
【００１６】
吸引電極３ａ、３ｂには、図示しない直流電源が接続されており、吸引電極３ａ、３ｂに正電荷あるいは負電荷を与えられるようになっている。そのため、吸引電極３ａ、３ｂは、膜体４を静電的に吸引可能となっている。
吸引電極３ａ、３ｂによる吸引がクーロン力、ジョンセン−ラーベック力を利用するものであるときは、膜体４の材質は導電性材料または半導電性材料とされる。導電性材料、半導電性材料としては、例えば、各種の金属材料、窒化タングステン、シリコン、ポリシリコンなどを例示することができる。尚、絶縁層５の材料の体積抵抗率を使用温度領域で１０１４Ωｃｍ以上とすることでクーロン力を利用するものとすることができ、１０８〜１０１１Ωｃｍとすればジョンセン−ラーベック力を利用するものとすることができる。
【００１７】
また、吸引電極３ａ、３ｂによる吸引がグラジエント力を利用するものであるときは、膜体４の材質は導電性材料、半導電性材料のみならず絶縁性材料とすることもできる。グラジエント力を利用するものとするためには、吸引電極３ａ、３ｂにより吸引面上に不均一電界を形成させるようにすればよい。例えば、吸引電極を複数設け、隣接する吸引電極同士が異極（正極／負極）となるように図示しない直流電源を接続するようにすればよい。
【００１８】
膜体４の四隅には、弾性梁４ａの一端が連接され、弾性梁４ａの他端には接続部４ｂが連接されている。また、基板２上にはアンカ６が配設され、アンカ６の上端面には接続部４ｂが設けられている。すなわち、膜体４は、弾性梁４ａにより支持されることになる。そして、膜体４は、アンカ６、接続部４ｂ、弾性梁４ａを介して吸引電極３ａ、３ｂの直上となる位置に配設されている。
【００１９】
吸引電極３ａ、３ｂに膜体４が吸引される際には、弾性梁４ａが撓むことで、膜体４が基板２の法線方向に変位する、また、吸引が解除された際には、弾性梁４ａの作用により、膜体４は吸引電極３ａ、３ｂ直上の元の位置に復帰する。
【００２０】
弾性梁４ａの連接位置は、膜体４の四隅に限定されるわけではなく、膜体４の周縁に設けられていればよい。ただし、膜体４の四隅に弾性梁４ａを連接するようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレを抑制することができる。また、弾性梁４ａの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。ただし、図１（ａ）に例示をした蛇行形状の弾性梁４ａを用いるものとすれば、小さな面積の中にバネ定数の小さい弾性梁４ａを配設させることができる。
【００２１】
ここで、吸引電極３ａ、３ｂに電圧を急激に印加または印加電圧を急激に遮断すると膜体４が振動し、安定するまでに時間を要する場合がある。特に、後述するマイクロスイッチのように電気接点を保護するなどのために減圧環境下で使用されるものについては、空気抵抗が少ないので振幅が大きく、また、安定するまでに長時間を要する。
【００２２】
図２は、使用圧力と振動との関係を例示するための模式グラフ図である。
図２（ａ）は減圧環境下（例えば、０．０００７ＭＰａ程度）、図２（ｂ）は大気圧下（例えば、０．１ＭＰａ程度）における振動の様子を例示するものである。また、振動は膜体の中央部のものとしている。尚、膜体には後述する帯状突起部が設けられていないものとしている。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、模式グラフ図の左端において吸引電極３ａ、３ｂへの印加電圧を遮断すると、静電的な吸引が解除されるので弾性梁４ａの作用により、膜体は吸引電極３ａ、３ｂ直上の元の位置に復帰しようとする。この際、膜体が撓み、元の位置からのオーバーシュートを繰り返しつつ次第に安定していく。
【００２４】
この場合、図２（ａ）に示すように、減圧環境下においては空気抵抗が少ないので、振動の振幅が大きく、また、安定するまでに長時間を要する。一方、図２（ｂ）に示すように、大気圧下においては空気抵抗により振動が抑制されるので、振動の振幅が小さく、また、安定するまでの時間が比較的短い。
【００２５】
ここで、特許文献１に開示がされた技術のように、膜体にパルス状の電圧を印加することで吸引電極３ａ、３ｂとの間に吸引力を発生させるようにすれば、膜体の振動を抑制することができる。しかし、そのようにすれば、パルス状の電圧を発生させるための制御電源が別途必要となり装置の複雑化を招く。また、加えるパルス状の電圧なども膜体の大きさ、材質、雰囲気温度などにより異なるものとしなければならず複雑な条件設定が必要となる。
【００２６】
本発明者は検討の結果、膜体の少なくとも一方の主面に帯状突起部を設けるようにすれば膜体の剛性を高めることができるので、振動の発生を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができるとの知見を得た。また、膜体の少なくとも一方の主面に帯状突起部を設けるようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体の水平方向のズレをも抑制することができるとの知見をも得た。
【００２７】
図１に示すように、膜体４の一方の主面には、主面から突出する帯状突起部４ｃが設けられている。帯状突起部４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部４ｃには空間部４ｃ１が設けられ、空間部４ｃ１は帯状突起部４ｃが設けられた膜体４の主面の対向面に開口を有している。このように、帯状突起部４ｃには空間部４ｃ１が設けられているので、帯状突起部４ｃを設けることによる質量の増加を抑制することができる。
【００２８】
また、帯状突起部４ｃは、膜体４の剛性を高めるような位置、方向に配設される。例えば、図１に例示をした場合においては、膜体４の長手方向の剛性が低いので、帯状突起部４ｃの軸線が膜体４の長手方向と略平行となるような向きに設けられている。
【００２９】
帯状突起部４ｃの寸法は、膜体４の剛性、使用圧力、使用条件などにより適宜変更することができる。例えば、減圧環境下で使用されるものの場合には、帯状突起部４ｃの高さ寸法（膜体４の主面に略垂直な方向の寸法）を大きくすることで撓みに対する剛性を高めることができる。また、大気圧下、不活性ガスが注入された環境下で使用されるものの場合には、前述したように振動が少ないので帯状突起部４ｃの高さ寸法（膜体４の主面に略垂直な方向の寸法）を小さくすることで質量の増加を抑制することができる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ１の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量（変形量）は、静電気力と、膜体４・弾性梁４ａの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み（変形）は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。
【００３１】
本実施の形態によれば、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図３（ａ）は模式平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、静電アクチュエータ１ａには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ｄ、３ｅと、吸引電極３ｄ、３ｅを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部４ｃを有する膜体４と、が備えられている。
【００３４】
本実施の形態においては、吸引電極３ｄ、３ｅの主面にも帯状突起部３ｃが設けられている。帯状突起部３ｃは、吸引電極３ｄ、３ｅの主面であって、帯状突起部４ｃの空間部４ｃ１の直下に設けられている。また、帯状突起部３ｃの形状、外形寸法は空間部４ｃ１の形状、外形寸法と略同一とされている。そのため、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面（帯状突起部４ｃが設けられた膜体４の主面の対向面）までの間の距離を均一にすることができる。
【００３５】
ここで、図４に例示をするような平行平板型静電アクチュエータにおいては、発生する力Ｆを（１）式により表すことができる。
【数１】
ここで、Ｆは発生する力、ｄは電極間距離、Ｓは電極面積、εは誘電率、Ｖは印加電圧である。
【００３６】
（１）式から分かるように、発生する力Ｆは、電極間距離が大きくなるにつれて、急激に低下する特性を有している。そのため、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面までの間に距離の長い部分が存在すると、その部分において発生する力が弱くなるので、吸引力（静電気力）が低下するおそれがある。
【００３７】
本実施の形態においては、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面までの間の距離を均一にすることができるので、吸引力（静電気力）の低下を抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。
尚、静電アクチュエータ１ａの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００３８】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図５（ａ）は模式平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
図５に示すように、静電アクチュエータ１ｂには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部１４ｃを有する膜体１４と、が備えられている。
【００４０】
本実施の形態においては、膜体１４の主面に中実の帯状突起部１４ｃを設けている。帯状突起部１４ｃの断面形状は略矩形を呈している。このように、帯状突起部１４ｃを中実とすることで膜体１４の剛性をさらに高めることができる。そのため、高速応答性よりも動作の安定性が重視されるような場合に好適に用いることができる。
【００４１】
尚、静電アクチュエータ１ｂの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００４２】
図６は、本発明の第４〜第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
図６（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ａ）に示すように、静電アクチュエータ１ｃには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部２４ｃを有する膜体２４と、が備えられている。
【００４４】
本実施の形態においては、膜体２４の主面から突出する帯状突起部２４ｃが設けられている。帯状突起部２４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部２４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部２４ｃが設けられた膜体２４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部２４ｃは、その軸線が膜体２４の長手方向と略直角となるような向きに設けられている。このような向きに帯状突起部２４ｃを設けるようにすれば、膜体２４の剛性を高める効果は落ちるものの少ない力で動作をさせることができる。そのため、大気圧下など振動の少ない使用環境などにおいて好適に用いることができる。
【００４５】
図６（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ１ｄには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部３４ｃ、３４ｄを有する膜体３４と、が備えられている。
【００４６】
本実施の形態においては、膜体３４の主面から突出する帯状突起部３４ｃ、３４ｄが設けられている。帯状突起部３４ｃ、３４ｄの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部３４ｃ、３４ｄには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部３４ｃ、３４ｄが設けられた膜体３４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部３４ｃは、その軸線が膜体３４の長手方向と略直角となるような向きに設けられており、帯状突起部３４ｄは、その軸線が膜体３４の長手方向と略平行となるような向きに設けられている。このような帯状突起部３４ｃ、３４ｄを設けるものとすれば、膜体３４の剛性をさらに高めることができる。また、膜体３４のよじれをも抑制することができる。そのため、高速応答性よりも動作の安定性が重視されるような場合に好適に用いることができる。
【００４７】
図６（ｃ）は、本発明の第６の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｃ）に示すように、静電アクチュエータ１ｅには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部４４ｃを有する膜体４４と、が備えられている。
【００４８】
本実施の形態においては、膜体４４の主面から突出する帯状突起部４４ｃが設けられている。帯状突起部４４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部４４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部４４ｃが設けられた膜体４４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部４４ｃは、膜体４４の対角線上に設けられている。このような帯状突起部４４ｃを設けるものとすれば、帯状突起部４４ｃの数が少なくても膜体４４の水平面内における剛性を高めることができる。また、膜体４４のよじれをも抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。
【００４９】
図６（ｄ）は、本発明の第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｄ）に示すように、静電アクチュエータ１ｆには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部５４ｃを有する膜体５４と、が備えられている。
【００５０】
本実施の形態においては、膜体５４の主面から突出する帯状突起部５４ｃが設けられている。帯状突起部５４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部５４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部５４ｃが設けられた膜体５４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部５４ｃは、その軸線が膜体５４の一方の対角線と略平行となるような向きに設けられている。このような帯状突起部５４ｃを設けるものとすれば、膜体５４の水平面内における剛性を高めることができる。また、膜体５４のよじれをも抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。尚、帯状突起部５４ｃは、その軸線が膜体５４の他方の対角線と略平行となるような向きに設けるようにすることもできる。
【００５１】
尚、静電アクチュエータ１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００５２】
また、帯状突起部は上記に例示したものに限定されるわけではない。例えば、帯状突起部を任意の方向に向けて設けることもできるし、その数も少なくとも１つ設けるようにすればよい。また、複数の前記帯状突起部を備える場合には、帯状突起部の軸線同士が交差するような向きに設けることもできる。
【００５３】
また、帯状突起部の長さを短くして「島状」に設けるようにすることもできる。また、帯状突起部は直線で構成されている必要はなく任意の曲線で構成されているようにすることもできる。例えば、同心円状に設けるようにすることもできる。
また、断面形状も例示したものに限定されるわけではなく任意の曲線、曲線と直線が組み合わされたものなどを適宜選択することができる。例えば、台形、Ｕ字形、方物線形状、三角形、多角形、半楕円、半円など適宜変更することができる。この場合、空間部を有していてもよいし、中実としてもよい。
【００５４】
また、帯状突起部は膜体のいずれの主面に設けてもよいし、すべての主面に設けてもよい。ただし、吸引電極に対向する面に設けないようにすれば、吸引電極に対向する面を平坦面とすることができるので吸引力（静電気力）を高めることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をする。 図７は、本発明の第８の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
尚、説明の便宜上、図３で説明をした静電アクチュエータ１ａの製造方法について説明をする。また、図３で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
まず、図７（ａ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２上に金属の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、ダミー層２ａを形成させる。この際、ダミー層２ａの形状、外形寸法は、帯状突起部４ｃの空間部４ｃ１の形状、外形寸法と略同一とされる。尚、ダミー層２ａは金属である必要はなく、例えば、樹脂材料からなるものとすることもできる。その場合は、例えば、スピンコータ法を用いて感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂に所定の形状を有するマスクを介して光を照射することでダミー層２ａを硬化させ、未硬化の部分を除去するようにすればよい。
次に、図７（ｂ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２、ダミー層２ａの上に金属などの導電性材料の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、吸引電極３ａ、３ｂを形成させる。この際、吸引電極３ａ、３ｂの上面には、下層にあるダミー層２ａの形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。また、基板２上に金属などの導電性材料の膜を成膜し、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、アンカ６を形成させる。
【００５７】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、吸引電極３ａ、３ｂを覆うように絶縁層５を形成させる。
【００５８】
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁層５の主面にレジスト膜７を成膜する。後述するように、このレジスト膜７は犠牲層（最終的には除去される層）となる。また、この際、レジスト膜７の上面には、下層にある吸引電極３ａ、３ｂの形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。
【００５９】
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜７、アンカ６を覆うようにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、膜体４となる膜を成膜する。この膜の上面には、下層にあるレジスト膜７の形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。そのため、成膜された膜には、所望の形状の帯状突起部４ｃ、空間部４ｃ１が形成されることになる。また、アンカ６とこの膜とが接合されることになる。
そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、膜体４を形成させる。
次に、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜７をアッシング技術を用いて除去することで静電アクチュエータ１ａを得る。
【００６０】
図８は、本発明の第９の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
尚、説明の便宜上、図５で説明をした静電アクチュエータ１ｂの製造方法について説明をする。また、図５で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２の上に金属などの導電性材料の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、吸引電極３ａ、３ｂを形成させる。また、基板２の上に金属などの導電性材料の膜を成膜し、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、アンカ６を形成させる。
【００６２】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、吸引電極３ａ、３ｂを覆うように絶縁層５を形成させる。
【００６３】
次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁層５の主面にレジスト膜７ａを成膜する。後述するように、このレジスト膜７ａは犠牲層（最終的には除去される層）となる。
【００６４】
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト膜７ａ、アンカ６を覆うようにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、膜体１４となる膜を成膜する。この際、アンカ６とこの膜とが接合されることになる。
次に、図８（ｄ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、帯状突起部１４ｃを形成させる。尚、膜体１４となる膜を厚く成膜し、ドライエッチング法などを用いて帯状突起部１４ｃを形成させるようにすることもできる。
【００６５】
そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、膜体１４を形成させる。
次に、図８（ｅ）に示すように、レジスト膜７ａをアッシング技術を用いて除去することで静電アクチュエータ１ｂを得る。
【００６６】
また、他の製造方法として、平板状の膜体と、吸引電極・アンカなどが設けられた基板
とを別々に形成し、膜体をアンカに接合させるようにすることもできる。この場合、接合方法は、特に限定されるわけではなく、例えば、接着剤によるもの、超音波溶接によるもの、溶着によるものなどを適宜選択することができる。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態に係るマイクロスイッチについて説明をする。
図９は、本発明の第１０の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図９（ａ）は模式平面図、図９（ｂ）は模式側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６８】
図９に示すように、マイクロスイッチ２０には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された帯状突起部４ｃを有する膜体４と、吸引電極３ａ、３ｂ間に設けられ、所定の間隔をあけて対峙する入出力電極２６ａ、２６ｂとが備えられている。
【００６９】
入出力電極２６ａ、２６ｂは、例えば、金属などの導電性材料で形成されている。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、これらの合金などを例示することができる。また、吸引電極３ａ、３ｂと同じ材料で形成させるものとすれば、同一の製造工程で形成させることができるので、生産性を向上させることができる。
【００７０】
前述した静電気力の発生の観点からは、吸引電極３ａ、３ｂの面積は広い方が好ましい。そのため、吸引電極３ａ、３ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂとの間のスペースは狭い方が好ましい。ただし、このスペースを余り狭くすると、入出力電極２６ａ、２６ｂ間を流れる高周波信号などが吸引電極３ａ、３ｂ側に漏れるおそれがある。そのため、マイクロスイッチ２０の用途などに応じて、吸引電極３ａ、３ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂとの間のスペースが決定されることになる。
尚、入出力電極２６ａ、２６ｂの数は図示したものに限定されるわけではなく、少なくとも一対の入出力電極２６ａ、２６ｂが設けられていればよい。
【００７１】
次に、本実施の形態に係るマイクロスイッチ２０の作用について例示をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ、膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。
【００７２】
本実施の形態に係るマイクロスイッチ２０においては、膜体４が撓んだ際に膜体４と入出力電極２６ａ、２６ｂとが当接するようになっている。すなわち、膜体４を介して入出力電極６ａと入出力電極６ｂとが電気的に接続されるようになっている。そのため、膜体４を撓ませることで、入出力電極２６ａ、２６ｂ間に電気信号や電流を流すことができ、膜体４を復元させることで電気信号や電流を遮断させることができる。
【００７３】
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００７４】
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
【００７５】
また、マイクロスイッチ２０は、前述した静電アクチュエータの製造方法と同様の方法により製造することができる。例えば、吸引電極３ａ、３ｂの形成と同様にして入出力電極２６ａ、２６ｂを形成させるようにすればよい。そのため、マイクロスイッチの製造方法の詳細は省略する。
【００７６】
次に、本発明の実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０について説明をする。
図１０は、本発明の第１１の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００７７】
図１０に示すように、マイクロ光スイッチ３０には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された帯状突起部４ｃを有する膜体４と、膜体４の主面に設けられた反射層３１とが備えられている。尚、反射層３１は、膜体４の主面全体に設けられている必要はなく、後述する光を反射させる部分にのみ設けるようにすることもできる。
反射層３１は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＮｉ（ニッケル）などのように光を反射させやすい材料で形成させることができる。
【００７８】
次に、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ、膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。この際、膜体４の撓み量（変形量）は、静電気力と、膜体４・弾性梁４ａの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み（変形）は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。そして、膜体４の主面に設けられた反射層３１も膜体４といっしょに撓みと復元がされることになる。
【００７９】
本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０においては、膜体４の撓みと復元をさせることでレーザー光などの光路を変更または制御をすることができる。すなわち、膜体４の復元時と撓み時に反射層３１で反射する光の方向が変わることを利用して、光路を変更または制御することができる。
【００８０】
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
【００８１】
また、マイクロ光スイッチ３０は、前述した静電アクチュエータの製造方法と同様の方法により製造することができる。例えば、膜体４・帯状突起部４ｃの形成後、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて積層するようにして反射層３１を形成させることができる。そのため、マイクロ光スイッチの製造方法の詳細は省略する。
【００８２】
図１１は、本発明の第１２の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。
尚、図１、図１０で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図１１（ａ）に示すように、マイクロ光スイッチシステム３５には、前述のマイクロ光スイッチ３０と、投光素子３２ａ、３３ａ、受光素子３２ｂ、３３ｂとが備えられている。 投光素子３２ａ、３３ａは、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどとすることができ、外部からの信号などに応じて光を照射する。受光素子３２ｂ、３３ｂは、受光に応じた電気信号を発することができる光電変換素子とすることができ、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
【００８３】
図１１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステム３５では、膜体４（反射層３１）の撓み時には、投光素子３２ａからの光が受光素子３２ｂに受光されるような投光素子３２ａと受光素子３２ｂの配置となっている。この際、投光素子３３ａからの光が受光素子３３ｂに受光されないような投光素子３３ａと受光素子３３ｂの配置となっている。
【００８４】
一方、膜体４（反射層３１）の復元時には、投光素子３３ａからの光が受光素子３３ｂに受光されるような投光素子３３ａと受光素子３３ｂの配置となっている。この際、投光素子３２ａからの光が受光素子３２ｂに受光されないような投光素子３２ａと受光素子３２ｂの配置となっている。
このようにマイクロ光スイッチシステム３５では、膜体４（反射層３１）の撓みと復元を切り替えることで、受光素子３２ｂ、３３ｂへの受光と遮光とを切り替えることができる。
【００８５】
尚、マイクロ光スイッチシステム３５のその他の作用についてはマイクロ光スイッチ３０と同様のためその説明は省略する。
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００８６】
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
また、マイクロ光スイッチシステム３５は、マイクロ光スイッチ３０、投光素子３２ａ、３３ａ、受光素子３２ｂ、３３ｂなどを既知の方法により組み立てることで製造することができるので、その製造方法の詳細は省略する。
【００８７】
本実施の形態に係る静電アクチュエータ１〜１ｆは、各種の電子機器にも用いることができる。
例えば、インクジェットヘッドのような液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作、走査型プローブ顕微鏡のプローブの動作、その他各種マイクロマシンの動作などに利用することができる。尚、本実施の形態に係る静電アクチュエータ１〜１ｆ以外の構成、作用などはそれぞれの場合における既知の技術を適用させることができるため、その説明は省略する。
このような場合においても、それぞれのシステムの動作の安定性、高速応答性などを向上させたり、ゆがみのない動作を行わせることができる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、静電アクチュエータ１〜１ｆ、マイクロスイッチ２０、マイクロ光スイッチ３０、マイクロ光スイッチシステム３５などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、これらを覆うカバーを別途設け、カバー内を減圧したり不活性ガスで満たすようにすることもできる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図２】使用圧力と振動との関係を例示するための模式グラフ図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図４】平行平板型静電アクチュエータにおいて、発生する力を例示するための模式斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図６】本発明の第４〜第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図７】本発明の第８の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
【図８】本発明の第９の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
【図９】本発明の第１０の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。
【図１１】本発明の第１２の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１〜１ｆ 静電アクチュエータ、２ 基板、３ａ 吸引電極、３ｂ 吸引電極、３ｃ 帯状突起部、３ｄ 吸引電極、３ｅ 吸引電極、４ 膜体、４ａ 弾性梁、４ｂ 接続部、４ｃ 帯状突起部、４ｃ１ 空間部、５ 絶縁層、６ アンカ、７ レジスト膜、７ａ レジスト膜、１４ 膜体、１４ｃ 帯状突起部、２４ 膜体、２４ｃ 帯状突起部、３４ 膜体、３４ｃ 帯状突起部、３４ｄ 帯状突起部、４４ 膜体、４４ｃ 帯状突起部、５４ 膜体、５４ｃ 帯状突起部、２０ マイクロスイッチ、２６ａ 入出力電極、２６ｂ 入出力電極、３０ マイクロ光スイッチ、３１ 反射層、３２ａ 投光素子、３２ｂ 受光素子、３３ａ 投光素子、３３ｂ 受光素子、３５ マイクロ光スイッチシステム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気力で動作する静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクチュエータを構成する固定子と可動子との間に静電気力を作用させ、その反発力、吸引力により可動子を駆動する静電アクチュエータが知られている。また、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）分野などにおいては、半導体製造技術等を用いて非常に小型の静電アクチュエータやマイクロスイッチなどが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
このような静電アクチュエータやマイクロスイッチなどにおいては、吸引電極に電圧を急激に印加または印加電圧を急激に遮断すると膜体（可動体）が振動し、安定するまでに時間を要するという問題がある。
そのため、膜体にパルス状の電圧を印加して振動を低減させる技術が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示がされた技術においては、パルス状の電圧を発生させるための制御電源が別途必要となり、また、印加するパルス状の電圧も膜体の大きさ、材質、環境温度などにより異なるものとしなければならないおそれがあった。
【特許文献１】特開２００４−１３４３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、膜体自体の構成で振動を抑制することができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータが提供される。
【０００６】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータと、前記基板上に設けられた少なくとも１対の入出力電極と、を備え、静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチが提供される。
【０００７】
また、本発明の他の一態様によれば、上記の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器が提供される。
【０００８】
また、本発明の他の一態様によれば、第１の方向に延在するダミー層を基板上に形成し、前記ダミー層の形状に対応した凸部を表面に有する吸引電極を前記基板上に形成し、前記吸引電極の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する絶縁層を前記吸引電極の上に形成し、前記絶縁層の表面の凸部に対応した凸部を表面に有するレジスト膜を前記絶縁層の上に形成し、前記レジスト膜の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する膜体を前記レジスト膜の上に形成し、前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【０００９】
また、本発明の他の一態様によれば、基板上に吸引電極を形成し、前記吸引電極を覆うように絶縁層を形成し、前記絶縁層の主面にレジスト膜を形成し、前記レジスト膜を覆うように膜体を形成し、前記膜体の主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部を形成し、前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、膜体自体の構成で振動を抑制することができる静電アクチュエータ、マイクロスイッチ、電子機器、および静電アクチュエータの製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について例示をする。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図１（ａ）は模式平面図、図１（ｂ）は模式側面図、図１（ｃ）は図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視模式断面図である。
【００１２】
図１に示すように、静電アクチュエータ１には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された板状の膜体４と、が備えられている。膜体４の一方の主面には、主面から突出し主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部４ｃが設けられている。
【００１３】
基板２は、例えば、ガラスのような絶縁性材料で形成されている。尚、導電性材料、シリコン（Ｓｉ）のような半導電性材料からなる基板の主面を絶縁性材料で覆うようにすることもできる。
基板２上には、所定の間隔をあけて吸引電極３ａと吸引電極３ｂとが隣接するようにして設けられている。吸引電極３ａ、３ｂは、例えば、金属などの導電性材料で形成させることができる。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、これらの合金などを例示することができる。
【００１４】
また、後述する静電気力の発生の観点からは、吸引電極３ａ、３ｂの面積は広い方が好ましい。そのため、吸引電極３ａと吸引電極３ｂとの間のスペースは狭い方が好ましい。尚、図１では、吸引電極が２個設けられる場合を例示したが、これに限定されるわけではなく、吸引電極は１個設けるようにしてもよく、３個以上設けるようにしてもよい。また、その形状も、図示した矩形に限定されるわけではなく、適宜変更することができる。
【００１５】
吸引電極３ａ、３ｂの主面は、絶縁層５で覆われている。絶縁層５は、例えば、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）、樹脂材料などの絶縁性材料で形成させることができる。
【００１６】
吸引電極３ａ、３ｂには、図示しない直流電源が接続されており、吸引電極３ａ、３ｂに正電荷あるいは負電荷を与えられるようになっている。そのため、吸引電極３ａ、３ｂは、膜体４を静電的に吸引可能となっている。
吸引電極３ａ、３ｂによる吸引がクーロン力、ジョンセン−ラーベック力を利用するものであるときは、膜体４の材質は導電性材料または半導電性材料とされる。導電性材料、半導電性材料としては、例えば、各種の金属材料、窒化タングステン、シリコン、ポリシリコンなどを例示することができる。尚、絶縁層５の材料の体積抵抗率を使用温度領域で１０１４Ωｃｍ以上とすることでクーロン力を利用するものとすることができ、１０８〜１０１１Ωｃｍとすればジョンセン−ラーベック力を利用するものとすることができる。
【００１７】
また、吸引電極３ａ、３ｂによる吸引がグラジエント力を利用するものであるときは、膜体４の材質は導電性材料、半導電性材料のみならず絶縁性材料とすることもできる。グラジエント力を利用するものとするためには、吸引電極３ａ、３ｂにより吸引面上に不均一電界を形成させるようにすればよい。例えば、吸引電極を複数設け、隣接する吸引電極同士が異極（正極／負極）となるように図示しない直流電源を接続するようにすればよい。
【００１８】
膜体４の四隅には、弾性梁４ａの一端が連接され、弾性梁４ａの他端には接続部４ｂが連接されている。また、基板２上にはアンカ６が配設され、アンカ６の上端面には接続部４ｂが設けられている。すなわち、膜体４は、弾性梁４ａにより支持されることになる。そして、膜体４は、アンカ６、接続部４ｂ、弾性梁４ａを介して吸引電極３ａ、３ｂの直上となる位置に配設されている。
【００１９】
吸引電極３ａ、３ｂに膜体４が吸引される際には、弾性梁４ａが撓むことで、膜体４が基板２の法線方向に変位する、また、吸引が解除された際には、弾性梁４ａの作用により、膜体４は吸引電極３ａ、３ｂ直上の元の位置に復帰する。
【００２０】
弾性梁４ａの連接位置は、膜体４の四隅に限定されるわけではなく、膜体４の周縁に設けられていればよい。ただし、膜体４の四隅に弾性梁４ａを連接するようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレを抑制することができる。また、弾性梁４ａの形状も図示したものに限定されるわけではなく、適宜変更することができる。ただし、図１（ａ）に例示をした蛇行形状の弾性梁４ａを用いるものとすれば、小さな面積の中にバネ定数の小さい弾性梁４ａを配設させることができる。
【００２１】
ここで、吸引電極３ａ、３ｂに電圧を急激に印加または印加電圧を急激に遮断すると膜体４が振動し、安定するまでに時間を要する場合がある。特に、後述するマイクロスイッチのように電気接点を保護するなどのために減圧環境下で使用されるものについては、空気抵抗が少ないので振幅が大きく、また、安定するまでに長時間を要する。
【００２２】
図２は、使用圧力と振動との関係を例示するための模式グラフ図である。
図２（ａ）は減圧環境下（例えば、０．０００７ＭＰａ程度）、図２（ｂ）は大気圧下（例えば、０．１ＭＰａ程度）における振動の様子を例示するものである。また、振動は膜体の中央部のものとしている。尚、膜体には後述する帯状突起部が設けられていないものとしている。
【００２３】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、模式グラフ図の左端において吸引電極３ａ、３ｂへの印加電圧を遮断すると、静電的な吸引が解除されるので弾性梁４ａの作用により、膜体は吸引電極３ａ、３ｂ直上の元の位置に復帰しようとする。この際、膜体が撓み、元の位置からのオーバーシュートを繰り返しつつ次第に安定していく。
【００２４】
この場合、図２（ａ）に示すように、減圧環境下においては空気抵抗が少ないので、振動の振幅が大きく、また、安定するまでに長時間を要する。一方、図２（ｂ）に示すように、大気圧下においては空気抵抗により振動が抑制されるので、振動の振幅が小さく、また、安定するまでの時間が比較的短い。
【００２５】
ここで、特許文献１に開示がされた技術のように、膜体にパルス状の電圧を印加することで吸引電極３ａ、３ｂとの間に吸引力を発生させるようにすれば、膜体の振動を抑制することができる。しかし、そのようにすれば、パルス状の電圧を発生させるための制御電源が別途必要となり装置の複雑化を招く。また、加えるパルス状の電圧なども膜体の大きさ、材質、雰囲気温度などにより異なるものとしなければならず複雑な条件設定が必要となる。
【００２６】
本発明者は検討の結果、膜体の少なくとも一方の主面に帯状突起部を設けるようにすれば膜体の剛性を高めることができるので、振動の発生を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができるとの知見を得た。また、膜体の少なくとも一方の主面に帯状突起部を設けるようにすれば、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体の水平方向のズレをも抑制することができるとの知見をも得た。
【００２７】
図１に示すように、膜体４の一方の主面には、主面から突出する帯状突起部４ｃが設けられている。帯状突起部４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部４ｃには空間部４ｃ１が設けられ、空間部４ｃ１は帯状突起部４ｃが設けられた膜体４の主面の対向面に開口を有している。このように、帯状突起部４ｃには空間部４ｃ１が設けられているので、帯状突起部４ｃを設けることによる質量の増加を抑制することができる。
【００２８】
また、帯状突起部４ｃは、膜体４の剛性を高めるような位置、方向に配設される。例えば、図１に例示をした場合においては、膜体４の長手方向の剛性が低いので、帯状突起部４ｃの軸線が膜体４の長手方向と略平行となるような向きに設けられている。
【００２９】
帯状突起部４ｃの寸法は、膜体４の剛性、使用圧力、使用条件などにより適宜変更することができる。例えば、減圧環境下で使用されるものの場合には、帯状突起部４ｃの高さ寸法（膜体４の主面に略垂直な方向の寸法）を大きくすることで撓みに対する剛性を高めることができる。また、大気圧下、不活性ガスが注入された環境下で使用されるものの場合には、前述したように振動が少ないので帯状突起部４ｃの高さ寸法（膜体４の主面に略垂直な方向の寸法）を小さくすることで質量の増加を抑制することができる。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る静電アクチュエータ１の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。この際、膜体の撓み量（変形量）は、静電気力と、膜体４・弾性梁４ａの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み（変形）は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。
【００３１】
本実施の形態によれば、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００３２】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図３（ａ）は模式平面図、図３（ｂ）は図３（ａ）におけるＢ−Ｂ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３３】
図３に示すように、静電アクチュエータ１ａには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ｄ、３ｅと、吸引電極３ｄ、３ｅを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部４ｃを有する膜体４と、が備えられている。
【００３４】
本実施の形態においては、吸引電極３ｄ、３ｅの主面にも帯状突起部３ｃが設けられている。帯状突起部３ｃは、吸引電極３ｄ、３ｅの主面であって、帯状突起部４ｃの空間部４ｃ１の直下に設けられている。また、帯状突起部３ｃの形状、外形寸法は空間部４ｃ１の形状、外形寸法と略同一とされている。そのため、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面（帯状突起部４ｃが設けられた膜体４の主面の対向面）までの間の距離を均一にすることができる。
【００３５】
ここで、図４に例示をするような平行平板型静電アクチュエータにおいては、発生する力Ｆを（１）式により表すことができる。
【数１】
ここで、Ｆは発生する力、ｄは電極間距離、Ｓは電極面積、εは誘電率、Ｖは印加電圧である。
【００３６】
（１）式から分かるように、発生する力Ｆは、電極間距離が大きくなるにつれて、急激に低下する特性を有している。そのため、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面までの間に距離の長い部分が存在すると、その部分において発生する力が弱くなるので、吸引力（静電気力）が低下するおそれがある。
【００３７】
本実施の形態においては、吸引電極３ｄ、３ｅの主面から膜体４の裏面までの間の距離を均一にすることができるので、吸引力（静電気力）の低下を抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。
尚、静電アクチュエータ１ａの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００３８】
図５は、本発明の第３の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図５（ａ）は模式平面図、図５（ｂ）は図５（ａ）におけるＣ−Ｃ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
図５に示すように、静電アクチュエータ１ｂには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部１４ｃを有する膜体１４と、が備えられている。
【００４０】
本実施の形態においては、膜体１４の主面に中実の帯状突起部１４ｃを設けている。帯状突起部１４ｃの断面形状は略矩形を呈している。このように、帯状突起部１４ｃを中実とすることで膜体１４の剛性をさらに高めることができる。そのため、高速応答性よりも動作の安定性が重視されるような場合に好適に用いることができる。
【００４１】
尚、静電アクチュエータ１ｂの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００４２】
図６は、本発明の第４〜第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
尚、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００４３】
図６（ａ）は、本発明の第４の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ａ）に示すように、静電アクチュエータ１ｃには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部２４ｃを有する膜体２４と、が備えられている。
【００４４】
本実施の形態においては、膜体２４の主面から突出する帯状突起部２４ｃが設けられている。帯状突起部２４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部２４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部２４ｃが設けられた膜体２４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部２４ｃは、その軸線が膜体２４の長手方向と略直角となるような向きに設けられている。このような向きに帯状突起部２４ｃを設けるようにすれば、膜体２４の剛性を高める効果は落ちるものの少ない力で動作をさせることができる。そのため、大気圧下など振動の少ない使用環境などにおいて好適に用いることができる。
【００４５】
図６（ｂ）は、本発明の第５の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｂ）に示すように、静電アクチュエータ１ｄには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部３４ｃ、３４ｄを有する膜体３４と、が備えられている。
【００４６】
本実施の形態においては、膜体３４の主面から突出する帯状突起部３４ｃ、３４ｄが設けられている。帯状突起部３４ｃ、３４ｄの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部３４ｃ、３４ｄには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部３４ｃ、３４ｄが設けられた膜体３４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部３４ｃは、その軸線が膜体３４の長手方向と略直角となるような向きに設けられており、帯状突起部３４ｄは、その軸線が膜体３４の長手方向と略平行となるような向きに設けられている。このような帯状突起部３４ｃ、３４ｄを設けるものとすれば、膜体３４の剛性をさらに高めることができる。また、膜体３４のよじれをも抑制することができる。そのため、高速応答性よりも動作の安定性が重視されるような場合に好適に用いることができる。
【００４７】
図６（ｃ）は、本発明の第６の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｃ）に示すように、静電アクチュエータ１ｅには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部４４ｃを有する膜体４４と、が備えられている。
【００４８】
本実施の形態においては、膜体４４の主面から突出する帯状突起部４４ｃが設けられている。帯状突起部４４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部４４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部４４ｃが設けられた膜体４４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部４４ｃは、膜体４４の対角線上に設けられている。このような帯状突起部４４ｃを設けるものとすれば、帯状突起部４４ｃの数が少なくても膜体４４の水平面内における剛性を高めることができる。また、膜体４４のよじれをも抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。
【００４９】
図６（ｄ）は、本発明の第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式平面図である。
図６（ｄ）に示すように、静電アクチュエータ１ｆには、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、帯状突起部５４ｃを有する膜体５４と、が備えられている。
【００５０】
本実施の形態においては、膜体５４の主面から突出する帯状突起部５４ｃが設けられている。帯状突起部５４ｃの断面形状は「コの字状」を呈している。そして、帯状突起部５４ｃには図示しない空間部が設けられ、図示しない空間部は帯状突起部５４ｃが設けられた膜体５４の主面の対向面に開口を有している。また、帯状突起部５４ｃは、その軸線が膜体５４の一方の対角線と略平行となるような向きに設けられている。このような帯状突起部５４ｃを設けるものとすれば、膜体５４の水平面内における剛性を高めることができる。また、膜体５４のよじれをも抑制することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。尚、帯状突起部５４ｃは、その軸線が膜体５４の他方の対角線と略平行となるような向きに設けるようにすることもできる。
【００５１】
尚、静電アクチュエータ１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆの作用は、静電アクチュエータ１の作用と同様のため、その説明は省略する。
【００５２】
また、帯状突起部は上記に例示したものに限定されるわけではない。例えば、帯状突起部を任意の方向に向けて設けることもできるし、その数も少なくとも１つ設けるようにすればよい。また、複数の前記帯状突起部を備える場合には、帯状突起部の軸線同士が交差するような向きに設けることもできる。
【００５３】
また、帯状突起部の長さを短くして「島状」に設けるようにすることもできる。また、帯状突起部は直線で構成されている必要はなく任意の曲線で構成されているようにすることもできる。例えば、同心円状に設けるようにすることもできる。
また、断面形状も例示したものに限定されるわけではなく任意の曲線、曲線と直線が組み合わされたものなどを適宜選択することができる。例えば、台形、Ｕ字形、方物線形状、三角形、多角形、半楕円、半円など適宜変更することができる。この場合、空間部を有していてもよいし、中実としてもよい。
【００５４】
また、帯状突起部は膜体のいずれの主面に設けてもよいし、すべての主面に設けてもよい。ただし、吸引電極に対向する面に設けないようにすれば、吸引電極に対向する面を平坦面とすることができるので吸引力（静電気力）を高めることができる。
【００５５】
次に、本発明の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をする。 図７は、本発明の第８の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
尚、説明の便宜上、図３で説明をした静電アクチュエータ１ａの製造方法について説明をする。また、図３で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００５６】
まず、図７（ａ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２上に金属の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、ダミー層２ａを形成させる。この際、ダミー層２ａの形状、外形寸法は、帯状突起部４ｃの空間部４ｃ１の形状、外形寸法と略同一とされる。尚、ダミー層２ａは金属である必要はなく、例えば、樹脂材料からなるものとすることもできる。その場合は、例えば、スピンコータ法を用いて感光性樹脂を塗布し、塗布された感光性樹脂に所定の形状を有するマスクを介して光を照射することでダミー層２ａを硬化させ、未硬化の部分を除去するようにすればよい。
次に、図７（ｂ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２、ダミー層２ａの上に金属などの導電性材料の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、吸引電極３ａ、３ｂを形成させる。この際、吸引電極３ａ、３ｂの上面には、下層にあるダミー層２ａの形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。また、基板２上に金属などの導電性材料の膜を成膜し、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、アンカ６を形成させる。
【００５７】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、吸引電極３ａ、３ｂを覆うように絶縁層５を形成させる。
【００５８】
次に、図７（ｃ）に示すように、絶縁層５の主面にレジスト膜７を成膜する。後述するように、このレジスト膜７は犠牲層（最終的には除去される層）となる。また、この際、レジスト膜７の上面には、下層にある吸引電極３ａ、３ｂの形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。
【００５９】
次に、図７（ｄ）に示すように、レジスト膜７、アンカ６を覆うようにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、膜体４となる膜を成膜する。この膜の上面には、下層にあるレジスト膜７の形状、外形寸法が転写された突起部が形成される。そのため、成膜された膜には、所望の形状の帯状突起部４ｃ、空間部４ｃ１が形成されることになる。また、アンカ６とこの膜とが接合されることになる。
そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、膜体４を形成させる。
次に、図７（ｅ）に示すように、レジスト膜７をアッシング技術を用いて除去することで静電アクチュエータ１ａを得る。
【００６０】
図８は、本発明の第９の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
尚、説明の便宜上、図５で説明をした静電アクチュエータ１ｂの製造方法について説明をする。また、図５で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６１】
まず、図８（ａ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、基板２の上に金属などの導電性材料の膜を成膜する。そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、吸引電極３ａ、３ｂを形成させる。また、基板２の上に金属などの導電性材料の膜を成膜し、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、アンカ６を形成させる。
【００６２】
そして、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、吸引電極３ａ、３ｂを覆うように絶縁層５を形成させる。
【００６３】
次に、図８（ｂ）に示すように、絶縁層５の主面にレジスト膜７ａを成膜する。後述するように、このレジスト膜７ａは犠牲層（最終的には除去される層）となる。
【００６４】
次に、図８（ｃ）に示すように、レジスト膜７ａ、アンカ６を覆うようにＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、膜体１４となる膜を成膜する。この際、アンカ６とこの膜とが接合されることになる。
次に、図８（ｄ）に示すように、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて、帯状突起部１４ｃを形成させる。尚、膜体１４となる膜を厚く成膜し、ドライエッチング法などを用いて帯状突起部１４ｃを形成させるようにすることもできる。
【００６５】
そして、この膜をリソグラフィ技術を用いて所望の形状に加工することで、膜体１４を形成させる。
次に、図８（ｅ）に示すように、レジスト膜７ａをアッシング技術を用いて除去することで静電アクチュエータ１ｂを得る。
【００６６】
また、他の製造方法として、平板状の膜体と、吸引電極・アンカなどが設けられた基板
とを別々に形成し、膜体をアンカに接合させるようにすることもできる。この場合、接合方法は、特に限定されるわけではなく、例えば、接着剤によるもの、超音波溶接によるもの、溶着によるものなどを適宜選択することができる。
【００６７】
次に、本発明の実施の形態に係るマイクロスイッチについて説明をする。
図９は、本発明の第１０の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図９（ａ）は模式平面図、図９（ｂ）は模式側面図、図９（ｃ）は図９（ａ）におけるＤ−Ｄ矢視模式断面図である。また、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００６８】
図９に示すように、マイクロスイッチ２０には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された帯状突起部４ｃを有する膜体４と、吸引電極３ａ、３ｂ間に設けられ、所定の間隔をあけて対峙する入出力電極２６ａ、２６ｂとが備えられている。
【００６９】
入出力電極２６ａ、２６ｂは、例えば、金属などの導電性材料で形成されている。尚、導電性材料の中でも抵抗値の低いものが好ましく、そのようなものとしては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、これらの合金などを例示することができる。また、吸引電極３ａ、３ｂと同じ材料で形成させるものとすれば、同一の製造工程で形成させることができるので、生産性を向上させることができる。
【００７０】
前述した静電気力の発生の観点からは、吸引電極３ａ、３ｂの面積は広い方が好ましい。そのため、吸引電極３ａ、３ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂとの間のスペースは狭い方が好ましい。ただし、このスペースを余り狭くすると、入出力電極２６ａ、２６ｂ間を流れる高周波信号などが吸引電極３ａ、３ｂ側に漏れるおそれがある。そのため、マイクロスイッチ２０の用途などに応じて、吸引電極３ａ、３ｂと入出力電極２６ａ、２６ｂとの間のスペースが決定されることになる。
尚、入出力電極２６ａ、２６ｂの数は図示したものに限定されるわけではなく、少なくとも一対の入出力電極２６ａ、２６ｂが設けられていればよい。
【００７１】
次に、本実施の形態に係るマイクロスイッチ２０の作用について例示をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ、膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。
【００７２】
本実施の形態に係るマイクロスイッチ２０においては、膜体４が撓んだ際に膜体４と入出力電極２６ａ、２６ｂとが当接するようになっている。すなわち、膜体４を介して入出力電極６ａと入出力電極６ｂとが電気的に接続されるようになっている。そのため、膜体４を撓ませることで、入出力電極２６ａ、２６ｂ間に電気信号や電流を流すことができ、膜体４を復元させることで電気信号や電流を遮断させることができる。
【００７３】
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００７４】
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
【００７５】
また、マイクロスイッチ２０は、前述した静電アクチュエータの製造方法と同様の方法により製造することができる。例えば、吸引電極３ａ、３ｂの形成と同様にして入出力電極２６ａ、２６ｂを形成させるようにすればよい。そのため、マイクロスイッチの製造方法の詳細は省略する。
【００７６】
次に、本発明の実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０について説明をする。
図１０は、本発明の第１１の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。
尚、図１で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
【００７７】
図１０に示すように、マイクロ光スイッチ３０には、基板２と、基板２上に設けられた吸引電極３ａ、３ｂと、吸引電極３ａ、３ｂを覆うようにして設けられた絶縁層５と、吸引電極３ａ、３ｂの直上に配設された帯状突起部４ｃを有する膜体４と、膜体４の主面に設けられた反射層３１とが備えられている。尚、反射層３１は、膜体４の主面全体に設けられている必要はなく、後述する光を反射させる部分にのみ設けるようにすることもできる。
反射層３１は、例えば、Ａｌ（アルミニウム）やＮｉ（ニッケル）などのように光を反射させやすい材料で形成させることができる。
【００７８】
次に、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０の作用について説明をする。
図示しない直流電源より吸引電極３ａ、３ｂに電圧が印加されると、吸引電極３ａ、３ｂには正電荷あるいは負電荷が与えられ、膜体４が吸引電極３ａ、３ｂに静電的に吸引される。この際、膜体４の撓み量（変形量）は、静電気力と、膜体４・弾性梁４ａの弾性力とにより決定され、双方が釣り合った時点で撓み（変形）は停止する。そして、図示しない直流電源からの電圧の印加が遮断されると、膜体４・弾性梁４ａはその弾性力によりもとの形状（位置）に復元される。そして、膜体４の主面に設けられた反射層３１も膜体４といっしょに撓みと復元がされることになる。
【００７９】
本実施の形態に係るマイクロ光スイッチ３０においては、膜体４の撓みと復元をさせることでレーザー光などの光路を変更または制御をすることができる。すなわち、膜体４の復元時と撓み時に反射層３１で反射する光の方向が変わることを利用して、光路を変更または制御することができる。
【００８０】
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
【００８１】
また、マイクロ光スイッチ３０は、前述した静電アクチュエータの製造方法と同様の方法により製造することができる。例えば、膜体４・帯状突起部４ｃの形成後、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）法、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)法などを用いて積層するようにして反射層３１を形成させることができる。そのため、マイクロ光スイッチの製造方法の詳細は省略する。
【００８２】
図１１は、本発明の第１２の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。
尚、図１、図１０で説明をしたものと同様の部分には同じ符号を付し、その説明は省略する。
図１１（ａ）に示すように、マイクロ光スイッチシステム３５には、前述のマイクロ光スイッチ３０と、投光素子３２ａ、３３ａ、受光素子３２ｂ、３３ｂとが備えられている。 投光素子３２ａ、３３ａは、例えば、発光ダイオードやレーザーダイオードなどとすることができ、外部からの信号などに応じて光を照射する。受光素子３２ｂ、３３ｂは、受光に応じた電気信号を発することができる光電変換素子とすることができ、例えば、フォトダイオードなどとすることができる。
【００８３】
図１１（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステム３５では、膜体４（反射層３１）の撓み時には、投光素子３２ａからの光が受光素子３２ｂに受光されるような投光素子３２ａと受光素子３２ｂの配置となっている。この際、投光素子３３ａからの光が受光素子３３ｂに受光されないような投光素子３３ａと受光素子３３ｂの配置となっている。
【００８４】
一方、膜体４（反射層３１）の復元時には、投光素子３３ａからの光が受光素子３３ｂに受光されるような投光素子３３ａと受光素子３３ｂの配置となっている。この際、投光素子３２ａからの光が受光素子３２ｂに受光されないような投光素子３２ａと受光素子３２ｂの配置となっている。
このようにマイクロ光スイッチシステム３５では、膜体４（反射層３１）の撓みと復元を切り替えることで、受光素子３２ｂ、３３ｂへの受光と遮光とを切り替えることができる。
【００８５】
尚、マイクロ光スイッチシステム３５のその他の作用についてはマイクロ光スイッチ３０と同様のためその説明は省略する。
本実施の形態においても、膜体４の主面に帯状突起部４ｃを設けているので、発生する振動を抑制することができ、また、安定するまでの時間を短縮することができる。そのため、動作の安定性、高速応答性などを向上させることができる。また、ゆがみのない動作をさせることができるので、動作時における膜体４の水平方向のズレをも抑制することができ、動作の安定性を向上させることができる。
【００８６】
尚、前述したように、帯状突起部の断面形状、配設場所、方向、長さなどは適宜変更することができる。
また、マイクロ光スイッチシステム３５は、マイクロ光スイッチ３０、投光素子３２ａ、３３ａ、受光素子３２ｂ、３３ｂなどを既知の方法により組み立てることで製造することができるので、その製造方法の詳細は省略する。
【００８７】
本実施の形態に係る静電アクチュエータ１〜１ｆは、各種の電子機器にも用いることができる。
例えば、インクジェットヘッドのような液滴吐出ヘッドの液滴吐出動作、走査型プローブ顕微鏡のプローブの動作、その他各種マイクロマシンの動作などに利用することができる。尚、本実施の形態に係る静電アクチュエータ１〜１ｆ以外の構成、作用などはそれぞれの場合における既知の技術を適用させることができるため、その説明は省略する。
このような場合においても、それぞれのシステムの動作の安定性、高速応答性などを向上させたり、ゆがみのない動作を行わせることができる。
【００８８】
以上、本発明の実施の形態について例示をした。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。
前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、静電アクチュエータ１〜１ｆ、マイクロスイッチ２０、マイクロ光スイッチ３０、マイクロ光スイッチシステム３５などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、これらを覆うカバーを別途設け、カバー内を減圧したり不活性ガスで満たすようにすることもできる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図２】使用圧力と振動との関係を例示するための模式グラフ図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図４】平行平板型静電アクチュエータにおいて、発生する力を例示するための模式斜視図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図６】本発明の第４〜第７の実施の形態に係る静電アクチュエータを例示するための模式図である。
【図７】本発明の第８の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
【図８】本発明の第９の実施の形態に係る静電アクチュエータの製造方法について例示をするための工程断面図である。
【図９】本発明の第１０の実施の形態に係るマイクロスイッチについて例示をするための模式図である。
【図１０】本発明の第１１の実施の形態に係るマイクロ光スイッチについて例示をするための模式図である。
【図１１】本発明の第１２の実施の形態に係るマイクロ光スイッチシステムについて例示をするための模式図である。
【符号の説明】
【００９０】
１〜１ｆ 静電アクチュエータ、２ 基板、３ａ 吸引電極、３ｂ 吸引電極、３ｃ 帯状突起部、３ｄ 吸引電極、３ｅ 吸引電極、４ 膜体、４ａ 弾性梁、４ｂ 接続部、４ｃ 帯状突起部、４ｃ１ 空間部、５ 絶縁層、６ アンカ、７ レジスト膜、７ａ レジスト膜、１４ 膜体、１４ｃ 帯状突起部、２４ 膜体、２４ｃ 帯状突起部、３４ 膜体、３４ｃ 帯状突起部、３４ｄ 帯状突起部、４４ 膜体、４４ｃ 帯状突起部、５４ 膜体、５４ｃ 帯状突起部、２０ マイクロスイッチ、２６ａ 入出力電極、２６ｂ 入出力電極、３０ マイクロ光スイッチ、３１ 反射層、３２ａ 投光素子、３２ｂ 受光素子、３３ａ 投光素子、３３ｂ 受光素子、３５ マイクロ光スイッチシステム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、
前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記帯状突起部は、前記主面の裏面側に開口を有する空間部を有すること、を特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記帯状突起部の延在方向は、前記膜体の長手方向と略平行であること、を特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
複数の前記帯状突起部を備え、
前記複数の帯状突起部は、その延在方向が交差する向きに設けられていること、を特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記膜体と、前記基板と、を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーの内部が、減圧されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電アクチュエータと、
前記基板上に設けられた少なくとも１対の入出力電極と、
を備え、
静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器。
【請求項８】
第１の方向に延在するダミー層を基板上に形成し、
前記ダミー層の形状に対応した凸部を表面に有する吸引電極を前記基板上に形成し、
前記吸引電極の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する絶縁層を前記吸引電極の上に形成し、
前記絶縁層の表面の凸部に対応した凸部を表面に有するレジスト膜を前記絶縁層の上に形成し、
前記レジスト膜の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する膜体を前記レジスト膜の上に形成し、
前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
基板上に吸引電極を形成し、
前記吸引電極を覆うように絶縁層を形成し、
前記絶縁層の主面にレジスト膜を形成し、
前記レジスト膜を覆うように膜体を形成し、
前記膜体の主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部を形成し、
前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項１】
基板上に設けられた吸引電極に電圧を印加することで膜体を静電的に吸引する静電アクチュエータであって、
前記膜体の少なくとも一方の主面に、前記主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部が設けられたこと、を特徴とする静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記帯状突起部は、前記主面の裏面側に開口を有する空間部を有すること、を特徴とする請求項１記載の静電アクチュエータ。
【請求項３】
前記帯状突起部の延在方向は、前記膜体の長手方向と略平行であること、を特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項４】
複数の前記帯状突起部を備え、
前記複数の帯状突起部は、その延在方向が交差する向きに設けられていること、を特徴とする請求項１または２に記載の静電アクチュエータ。
【請求項５】
前記膜体と、前記基板と、を覆うカバーをさらに備え、
前記カバーの内部が、減圧されていること、を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の静電アクチュエータ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電アクチュエータと、
前記基板上に設けられた少なくとも１対の入出力電極と、
を備え、
静電的に吸引された前記膜体を介して前記入出力電極が相互に接続されること、を特徴とするマイクロスイッチ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の静電アクチュエータを備えたこと、を特徴とする電子機器。
【請求項８】
第１の方向に延在するダミー層を基板上に形成し、
前記ダミー層の形状に対応した凸部を表面に有する吸引電極を前記基板上に形成し、
前記吸引電極の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する絶縁層を前記吸引電極の上に形成し、
前記絶縁層の表面の凸部に対応した凸部を表面に有するレジスト膜を前記絶縁層の上に形成し、
前記レジスト膜の表面の凸部に対応した凸部を表面に有する膜体を前記レジスト膜の上に形成し、
前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
基板上に吸引電極を形成し、
前記吸引電極を覆うように絶縁層を形成し、
前記絶縁層の主面にレジスト膜を形成し、
前記レジスト膜を覆うように膜体を形成し、
前記膜体の主面から突出し前記主面に対して平行な方向に延在する帯状突起部を形成し、
前記レジスト膜を除去すること、を特徴とする静電アクチュエータの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００９−８１９６３（Ｐ２００９−８１９６３Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５０２１９（Ｐ２００７−２５０２１９）
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２６日（２００７．９．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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