JPH03103085A - 静電気力を利用した動力発生装置における誘電体可動子の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、静電モータや静電アクチュエー夕のような静
電気力を利用した動力発生装置における誘電体可動子の
製造法に関するものである。

従来、この種の動力発生装置としては種々の形式のもの
が提案されており、例えば、特開昭６２−４４０７９号
公報には、対を威して対向して配列された固定子電極の
間に回転子又は直線運動子を設け、固定子電極と回転子
又は直線運動子との間の静電誘導により電気的エネルギ
を機械的回転又は直線運動エネルギに或いは機械的回転
又は直線運動エネルギを電気的エネルギに変換する装置
が開示されており、この装置の一例として添附図面の第
ｌ２図に示すように対を成して対向して配列された固定
子電極Ａｔ，　Ａ２、Ａ３　．　ＢＩＳＢ２、Ｂ３の間
に可動子Ｃを設け、固定子電極に印加する電圧によって
生じる静電気力により可動子Ｃを吸引することで可動子
Ｃを動かすようにしたリニア型の静電モータが記載され
ている。可動子Ｃは誘電率の異なる誘電体ＣＩＳＣ２を
交互に連結して構成され、すなわち、例えば誘電体Ｃｔ
は誘電体Ｃ２より大きな誘電率をもつようにされる。

また第１２図に示すような可動子の代わりに第１３図に
符号Ｄで示すように同一誘電率の材料を用いて予定の繰
返しパターンの凸凹をもって構成して、凹の部分と凸の
部分とで誘電率に差を持たせたものも知られている。

このような公知の装置の動作においては、図示状態にお
いて固定子の電極Ａ２と電極Ｂ２との間に電圧を印加す
ると、発生される静電気力によりこれら二つの電極と半
分向き合っている可動子Ｃ又はＤにおける中央の誘電体
Ｃｔ又は凸の部分が吸引され、これら二つの電極間に移
動し、それにより可動子Ｃ又はＤは図面の右方向へ動く
。この状態では可動子Ｃ又はＤにおける右側の誘電体Ｃ
ｔ又は凸の部分が固定子の電極Ａ３と電極Ｂ３とに半分
向かい合うことになり、電圧印加を電極Ａ２と電極Ｂ２
との間から電極＾３と電極Ｂ３との間へ切換えることに
より可動子Ｃ又はＤは更に右方向へ移動する。このよう
にして可動子Ｃ又はＤにおける誘電率の高い部分すなわ
ち誘電体ＣＩ又は凸の部分と一部向い合っている相の固
定子の電極間に順次電圧を印加することにより可動子Ｃ
又はＤを連続して動かすことができる。

［発明が解決しようとする課題］ 第１２図に示すような誘電体可動子は、全体の寸法が相
対的に大きい場合には比較的容易に製作できる。しかし
静電気力を利用した動力発生装置は本来従来の電磁モー
タ等に比べて構造が簡単であると共に非常に小型にでき
るという特徴を備えており、マイクロモータやマイクロ
アクチュエー夕への利用が期待されている。そのため誘
電体可動子も小型に構成する必要があるが、既存の技術
では誘電率の異なる微細な誘電体を交互に連結すること
は困難であり、この種の装置の特徴である小形化の実現
を妨げている。

また第■３図に示すような高誘電体に予定の繰返しパタ
ーンで凹凸を形成した可動子についても高誘電体セラミ
ックの微細加工技術が工業的に未だ満足できる域に達し
てないため微細な凹凸を満足できる精度で容易に形成す
ることができない。そのためこのような凸凹構造の誘電
体可動子に関しても装置の小形化の障害となっている。

ところで、半導体製造プロセスにおけるＳｌやＳｉｎ２
等の微細加工技術は飛躍的に発展しており、今日ではサ
ブミクロンのレベルまで進んでいる。またこの微細加工
技術を応用したマイクロマシニングについても研究が進
められている。

本発明者らは、半導体製造プロセスにおける微細加工技
術やそれを応用したマイクロマシニング技術を、静電気
力を利用した動力発生装置における誘電体可動子の製造
に応用することに関して研究開発を進めてきた結果、半
導体製造プロセスにおける微細加工技術やそれを応用し
たマイクロマシニング技術を応用することにより静電モ
ータや静電アクチュエー夕の可動子として使用できる誘
電率の高低や高誘電体の微細な凸凹パターンを形戊する
ことを発明した。

従って、本発明の目的は、静電気力を利用した動力発生
装置に使用できる誘電体可動子の製造法を提供すること
にある。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達或するために、本発明の第１の発明によ
る静電気力を利用した動力発生装置における誘電体可動
子の製造法は、微細加工の容易な材料から成る基板上に
予め決められたパターンの溝を形成し、溝の形成された
基板上にＢａＴＩ　Ｏ　，のような強誘電体材料の膜を
形成し、こうして形成された強誘電体材料の膜の上面を
研磨して平坦にすることから成る。

また本発明の第２の発明による誘電体可動子の製造法は
、微細加工の容易な材料から戊る基板上に予め決められ
たパターンの溝を形成し、満の形成された基板上にＢａ
Ｔｉ０３のような強誘電体刊料の膜を形成し、こうして
形成された強誘電体材料の膜の上面を研磨して平坦にし
、更に基板をエッチング処理で除去することから成る。

［作　　用］ 以上のように構成した本発明の第１、第２の発明による
方法においては、可動子の誘電体を威す強誘電体材料自
体には困難な微細加工を施さず、微細加工の容易な材料
から成る基板を使用し、この基板にのみ微細加工を施す
ようにし、可動子の誘電体は或膜技術で形成される。こ
れにより微細なパターンの誘電体も容易に形成すること
ができる。

また、本発明の第１の発明による方法においては、基板
の表裏両面に可動子誘電体を形成することができる。

［実　施　例］ 以下添附図面の第１図〜第１１図を参照して本発明の実
施例について説明する。

第１図〜第４図には、本発明の一実施例による誘電体可
動子の製造法が示されている。

第１図は加工前のＳｉ０２等の比較的誘電率が低くしか
も微細加工の容易な材料から或る基板１を示す。基板１
の寸法及び形状は製作しようとする可動子の大きさに応
じて適宜選定され得るが、図示例では長方形の板状のも
のが使用されている。

第１図に示す基板１にはまず、第２図に示すように予め
決められたパターンに基づいて幅方向に延びる複数の溝
２がエッチングにより形成される。

こうして所望のパターンで形成された各溝２を含めて基
板１の上面には、例えばＢ　ａ　Ｔ　ｉ　０　３等の強
誘電体材料の膜３が形成される。この或膜には従来の適
当な戊膜方法例えば真空蒸着法やスパッタリング、ＣＶ
Ｄ等の成膜法や液相からの沈澱合戊法を用いることがで
きる。この工程において強誘電体材料の膜３は特に前の
工程で形成された各溝２を埋めるように処理される。

最後に、強誘電体材料の膜３の表面をラッピングやボリ
シング、エッチング等の適当な研磨手段を用いて研磨し
、第４図に示すように表面を平坦化する。この場合好ま
しくは溝２内にのみ強誘電体材料の膜３が残るように基
板１の表面レベルまで表面処理され得る。このようにし
て可動子は完成され、図面からわかるようにこの実施例
で製作された可動子では基板１は誘電体に対する担体又
は支持体として機能している。

第５図〜第９図には本発明の別の実施例を示す。

この場合には誘電率に関係なくエッチング及び微細加工
の容易な材料から成る基板４が用いられ、第５図に処理
前の形態を示す。

基板４の表面には第１の工程において上記実施例の場合
と同様にして予め決められたパターンに基づいて幅方向
に延びる複数の溝５が形成され、第６図に示すように表
面凹凸の基板４が得られる。

第７図に示す第２の工程では第１の工程で予定のパター
ンに従って凸凹に形成された基板表面上に例えばＢａＴ
ｉＯ３等の強誘電体材料の膜６が比較的厚く形成される
。この膜６の形成は、上記実施例の場合と同様に真空蒸
着法やスパッタリング、ＣＶＤ等の成膜法や液相からの
沈澱合成法等の適当な成膜法を用いて実施され得る。

次に第３の工程においては第８図に示すように形成され
た強誘電体材料の膜６の上表面は研磨等の表面処理で平
坦化される。

そして最後の工程において基板４をエッチングで除去す
ることにより第９図に示すような強誘電体だけから成る
可動子が得られる。

ところで、第１図〜第４図に示す実施例において、Ｓｉ
ｎ２の基板の両面に溝を形成し、両面に強誘電体膜を形
成することもでき、これによって第ｌＯ図に示すような
両面型の可動子を得ることもできる。

また、第１図〜第４図に示す実施例において、ＳｉＯ２
の基板１上に予定のパターンで満２を形成する際にマイ
クロマシニング技術を適用して第１１図に示すように基
板の面に平行なプーリー７を基板１の両側に沿って設け
ることもできる。このような各プーリーは、可動子を装
置に組み込んだとき固定子側に設けたガイドレール（図
示してない）に沿って動き、これにより可動子の動きを
滑らかにすると同時に可動子の動きを案内にするように
機能し得る。

なお、図示実施例はいずれも直線運動するりニア型の可
動子を製造する場合について説明してきたが、本発明に
よる方法は例えば円盤状の回転型の可動子を製造する場
合にも等しく適用でき、その場合可動子に設けられる誘
電体のパターンは種々の形態に設計することができる。

また図示実施例においては一条型の可動子を製造してい
るが、当然溝を複列状や行列状に設けて複条型や行列型
の可動子を製作することもできる。

［発明の効果］ 以上説明してきたように、本発明の第１及び第２の発明
によれば、微細加工の容易な材料から成る基板を使用し
、この基板に得ようとする誘電体パターンに基づいて微
細加工を施し、その上に可動子の誘電体を威す強誘電体
材料を戊膜技術で形成するようにしていているので、従
来のように可動子の誘電体を成す強誘電体材料自体に微
細加工を施す必要がなくなり、従って所望の微細なパタ
ーンもつ小型の誘電体可動子を容易に得ることができ、
これにより従来問題となっていた静電モータや静電アク
チュエータの小型化への障害を解消することができる。

また本発明の方法では従来の半導体製造プロセスやマイ
クロマシニング技術を応用しているので、微細な領域で
所望のパターンを比較的容易に形成することができ、可
動子の製造コストを大幅に低減させることが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例の各工程をを示す概
略線図、第５図〜第９図は本発明の別の実施例の各工程
を示す概略線図、第｛０図及び第１１図はそれぞれ第１
図〜第４図に示す実施例の変形及び応用例を示す概略線
図及び部分拡大分解斜視図、第ｌ２図及び第ｉ３図はそ
れぞれ従来の静電モータの例を示す概略線図である。 図　　　中 １、４：基板 ２、５：溝 ３、６：強誘電体材料の膜 ７　　：ブーリ− 菓上図 １ 藁１１図 羊５図 弓 ４ 茎！０図 ，１１′７［一；二　　７１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、微細加工の容易な材料から成る基板上に予め決めら
   れたパターンの溝を形成し、溝の形成された基板上にＢ
   ａＴｉＯ＿３のような強誘電体材料の膜を形成し、こう
   して形成された強誘電体材料の膜の上面を研磨して平坦
   にすることから成ることを特徴とする静電気力を利用し
   た動力発生装置における誘電体可動子の製造法。 ２、予め決められたパターンの溝が基板の両面に形成さ
   れ、基板の両面に強誘電体材料の膜が形成される請求項
   １に記載の誘電体可動子の製造法。 ３、微細加工の容易な材料から成る基板上に予め決めら
   れたパターンの溝を形成し、溝の形成された基板上にＢ
   ａＴｉＯ＿３のような強誘電体材料の膜を形成し、こう
   して形成された強誘電体材料の膜の上面を研磨して平坦
   にし、更に基板をエッチング処理で除去することから成
   ることを特徴とする静電気力を利用した動力発生装置に
   おける誘電体可動子の製造法。