静电致动器制造技术

实施方式的静电致动器具备：设置在基板(100)上的电极部(2)；与电极部(2)相对而设置的导电性的膜体部(3)；设置于导电性的膜体部(3)的第1周边部(3a)的、支撑膜体部(3)的多个加载部(4)；以及设置在与第1周边部(3a)相对的第2周边部(3b)的、支撑膜体部(3)的多个加载部(4)；构成为通过对电极部(2)设定预定值的电压从而电极部(2)与导电性的膜体部(3)接触或者脱离的实施方式的静电致动器，在第1周边部(3a)以及第2周边部(3b)的各个，在多个加载部(4)的各个之间，其刚性相互不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的实施方式涉及静电致动器。
技术介绍
已知有使静电力作用于构成致动器的定子与动子之间、通过其吸引力驱动动子的静电致动器。此外，在MEMS (Micro Electro Mechanical Systems 微机电系统)领域等， 使用所谓半导体工艺(半导体装置的制造技术)开发出了非常小型的静电致动器。此外，在MEMS领域等，已知有利用静电致动器的所谓MEMS开关。在这样的MEMS 开关中，已知如下所述的结构通过多个弹簧要素悬架膜体部，在开关的接通时提供吸合 (pull in)电压，抵抗弹簧要素的弹簧力而将膜体部静电吸引于电极部，在开关的断开时提供释放(pull out)电压，通过弹簧要素的弹簧力使膜体部从电极部脱离。在这里，静电驱动型的MEMS开关，一般吸合电压高，例如为20V (伏特)。因此，在将MEMS开关用于便携电话机等便携系统的情况下，需要升压电路。在此情况下，升压电路的芯片面积大而且消耗电流也多，所以对于便携系统不利。进而，在升压电路中产生的噪音也有可能引起无线电路的误工作。在此情况下，如果减小弹簧要素的刚性，则能够降低吸合电压。但是，如果仅减小弹簧要素的刚性，则变得容易产生膜体部与电极部保持接触而不分离的不良状况，即所谓的粘连不良。此外，如果降低吸合电压，则使膜体部与电极部接触的力、即接触力会变弱。其结果，开关的接触电阻有可能增加。这样的问题不仅关于有接点型的MEMS开关而存在，而且关于用于高频电路的可变电容等也同样存在。即，如果为了降低吸合电压而仅减小弹簧要素的刚性，则变得容易产生粘连不良。此外，由于接触力变弱，所以有可能不能得到大的电容比。因此，提出有如下所述的技术通过刚性不同的多个弹簧要素悬架膜体部，在接通时从设置有刚性低的弹簧要素的一侧的膜体部分进行静电吸引，在断开时从设置有刚性高的弹簧要素的一侧的膜体部分脱离(参照专利文献1)。但是，在专利文献1所公开的技术中，没有进行关于在吸引开始时以小的力将膜体部吸引到电极部的考虑，吸引开始时的工作有可能变得不稳定。此外，由于在呈矩形形状的膜体部的短边侧设置弹簧要素，所以在相对的弹簧要素之间膜体部变得容易挠曲。因此，有可能在开关的断开时膜体部挠曲从而膜体部的一部分变得不能从电极部离开等脱离时的工作变得不稳定。专利文献1特开2007-35641号公报
技术实现思路
实施方式的静电致动器具备设置在基板上的电极部；与所述电极部相对而设置的导电性的膜体部；设置于所述导电性的膜体部的第1周边部的、支撑所述膜体部的多个第1加载部；以及设置在与所述第1周边部相对的第2周边部的、支撑所述膜体部的多个第 2加载部。并且，构成为，通过对所述电极部设定预定值的电压，所述电极与所述导电性的膜体部接触或者脱离；在所述多个第1加载部的各个之间以及在所述第2加载部的各个之间，其刚性相互不同。附图说明图1是用于例示本实施方式的静电致动器的示意图，(a)是示意俯视图，(b)是(a) 中的A-A之间的剖视图。图2是用于例示本实施方式的静电致动器的示意立体图，(a)是用于例示膜体部和加载部的示意立体图，(b)是(a)中的B部的示意放大图。图3(a)、(b)是用于对设置有孔部的情况的效果进行例示的示意图。图4是用于例示本实施方式的静电致动器的作用的示意曲线图。图5(a) (e)是用于例示比较例的静电致动器的示意图。图6是用于例示静电致动器的驱动特性的示意曲线图。图7(a) (C)是用于对其他实施方式的静电致动器进行例示的示意图。图8是用于例示针对环境温度的变化的稳定性的示意曲线图。图9(a)、(b)是用于表示环境温度变为200°C时的形态的示意图。图10(a)、(b)是用于对加载部的材料的结构进行例示的示意图。图11是用于对本实施方式的静电致动器的制造方法进行例示的流程图。具体实施例方式下面，参照附图，关于本专利技术的实施方式进行例示。另外，在各图中，对于同样的结构要素赋予同一符号，并适宜省略详细的说明。此外，图中的箭头χ、γ、ζ表示互相正交的方向。图1是用于例示本实施方式的静电致动器的示意图。另外，图1(a)是示意俯视图，图1(b)是图1(a)中的A-A之间的剖视图。图2是用于例示本实施方式的静电致动器的示意立体图。另外，图2(a)是用于例示膜体部和加载部的示意立体图，图2(b)是(a)中的B部的示意放大图。如图1、图2所示，在静电致动器1中，设置有电极部2、膜体部3、加载部4。如图1 (b)所示，电极部2设置于基板100上。电极部2能够由例如金属等导电性材料形成。在此情况下，在导电性材料中还优选电阻值较低的材料。此外，优选采用能够在所谓的半导体工艺(半导体装置的制造技术) 的成膜和/或蚀刻等中使用的材料。作为这样的材料，能够例示例如铝(Al)、金(Au)、银 (Ag)、铜(Cu)、钼(Pt)或者包含这些金属的合金等。此外，电极部2的主面由绝缘性材料覆盖。在此情况下，作为绝缘性材料，优选采用能够在所谓的半导体工艺(半导体装置的制造技术)的成膜和/或蚀刻等中使用的材料。作为这样的材料，能够例示例如氧化硅(SiO、SiO2等)、氮化硅(SiN)等。在电极部2，连接有未图示的直流电源，对电极部2提供正电荷或者负电荷。因此， 电极部2能够静电吸引膜体部3。此外，在电极部2，连接有未图示的信号产生部，能够对电极部2施加信号电压。 即，对电极部2施加将用于静电吸引膜体部3的驱动电压与信号电压总计而得到的电压。另外，设置有电极部2的基板100能够由例如玻璃那样的绝缘性材料形成。此外，也能够通过以绝缘性材料覆盖由导电性材料和/或硅(Si)等半导体材料形成的基板的表面而形成等。膜体部3与电极部2相对而设置。此外，膜体部3由金属等导电性材料形成。在此情况下，优选采用能够在所谓的半导体工艺(半导体装置的制造技术)的成膜和/或蚀刻等中使用的材料。作为这样的材料， 能够例示例如铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、钼(Pt)或者包含这些金属的合金等。此外，膜体部3，在没有对电极部2施加电压的状态下，以在膜体部3的主面与电极部2的主面之间形成预定尺寸的间隙5的方式通过加载部4而支撑。此外，在膜体部3，连接有具有挠性的未图示的接地部，膜体部3成为接地电位。因此，通过使在膜体部3的主面与电极部2的主面之间形成的间隙5的尺寸变化，能够使膜体部3与电极部2之间的电容变化。并且，能够将该电容的变化利用于开关等。在呈矩形形状的膜体部3的第1周边部3a、第2周边部3b，设置有加载部4。因此，膜体部3在图中的X方向(长轴方向)容易挠曲，在Y方向(与长轴方向大致正交的方向)难以挠曲。此外，在膜体部3设置有孔部6。孔部6呈矩形形状，以孔部6的长轴方向与膜体部3的长轴方向大致正交的方式设置。此外，设置于膜体部3的第1周边部3a、第2周边部 3b的附近的孔部6的一端在膜体部3的第1周边部3a、第2周边部北处开口。因此，通过设置孔部6，膜体部3在图中的X方向(长轴方向)进一步容易挠曲。图3(a)、(b)是用于对设置有孔部6的情况的效果进行例示的示意图。图3(a)、(b)是对膜体部3模拟地赋予不均勻的应力分布并通过FEM(Finite Element Method 有限要素法)模拟来求出Z方向的变位量(翘曲量)本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种静电致动器，其特征在于，具备：设置在基板上的电极部；与所述电极部相对而设置的导电性的膜体部；设置于所述导电性的膜体部的第１周边部的、支撑所述膜体部的多个第１加载部；以及设置在与所述第１周边部相对的第２周边部的、支撑所述膜体部的多个第２加载部；并且所述静电致动器构成为，通过对所述电极部设定预定值的电压，所述电极与所述导电性的膜体部接触或者脱离；在所述多个第１加载部的各个之间以及在所述第２加载部的各个之间，其刚性相互不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：益永孝幸，山崎宏明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP