JPH04109884A - 静電モータ - Google Patents
静電モータInfo
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- JPH04109884A JPH04109884A JP22464990A JP22464990A JPH04109884A JP H04109884 A JPH04109884 A JP H04109884A JP 22464990 A JP22464990 A JP 22464990A JP 22464990 A JP22464990 A JP 22464990A JP H04109884 A JPH04109884 A JP H04109884A
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- Japan
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- substrate
- electrode
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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。
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、静電モータに関する。
従来の技術
従来、マイクロマシンニングにおけるアクチュエータを
有する装置としては種々のものが発案されている。その
第一の従来例として、第10図に示すように、中央部に
設けられたロータ(回転子)1の回りにステータ電極(
固定子)2が取り囲むようにして配設されているものが
ある。この場合、周囲のステータ電極2に順次電圧が印
加されることにより、その静電引力によりロータ1が回
転をし、これにより動力を発生するものである。
有する装置としては種々のものが発案されている。その
第一の従来例として、第10図に示すように、中央部に
設けられたロータ(回転子)1の回りにステータ電極(
固定子)2が取り囲むようにして配設されているものが
ある。この場合、周囲のステータ電極2に順次電圧が印
加されることにより、その静電引力によりロータ1が回
転をし、これにより動力を発生するものである。
また、その第二の従来例として、第11図に示すように
、基板3上に短冊形状をした多数のステータ電極4が配
設され、絶縁膜5を介して、円筒状のロータ6が上部に
置かれている。
、基板3上に短冊形状をした多数のステータ電極4が配
設され、絶縁膜5を介して、円筒状のロータ6が上部に
置かれている。
この場合、直線状に配列されたステータ1i極4に順次
電圧を印加していくことにより、静電引力によりロータ
6がステータ電極4の表面上を転がり、これにより動力
を発生することができる。
電圧を印加していくことにより、静電引力によりロータ
6がステータ電極4の表面上を転がり、これにより動力
を発生することができる。
さらに、その第三の従来例として、第12図に示すよう
に、直線運動を直接取り出すために、インチウオーム(
尺取り虫)の形をしたアクチュエータがある。これは、
ガイドレール7上に置かれた移動可能な拡大機構8にピ
エゾ圧電素子9を取付けたものであり、これにより、そ
のピエゾ圧電素子9に適当に順次電圧を印加することに
より、拡大機構8に直線運動を発生させることができる
ものである。
に、直線運動を直接取り出すために、インチウオーム(
尺取り虫)の形をしたアクチュエータがある。これは、
ガイドレール7上に置かれた移動可能な拡大機構8にピ
エゾ圧電素子9を取付けたものであり、これにより、そ
のピエゾ圧電素子9に適当に順次電圧を印加することに
より、拡大機構8に直線運動を発生させることができる
ものである。
発明が解決しようとする課題
第一の従来例の場合、ステータ電極1がロータ2の周囲
に配設されているため、これにより得られる駆動力は回
転運動である。従って、このような機構から直線方向の
力を取り出すためには、その回転運動を一旦直線運動に
変換する必要があり、このためその変換する機構が必要
となり装置が複雑化する。
に配設されているため、これにより得られる駆動力は回
転運動である。従って、このような機構から直線方向の
力を取り出すためには、その回転運動を一旦直線運動に
変換する必要があり、このためその変換する機構が必要
となり装置が複雑化する。
第二の従来例の場合、円筒状のロータ6が転がる構造と
なっているため、直接、直線運動を取り出すことは可能
となるが、しかし、実際にはそのロータ6の上部に「負
荷」を乗せる荷台が必要になり、また、そのような荷台
を設けるためには軸受が必要となり、これにより装置全
体の構成が複雑化する恐れがある。
なっているため、直接、直線運動を取り出すことは可能
となるが、しかし、実際にはそのロータ6の上部に「負
荷」を乗せる荷台が必要になり、また、そのような荷台
を設けるためには軸受が必要となり、これにより装置全
体の構成が複雑化する恐れがある。
第三の従来例の場合、拡大機構8を直線状に推進させる
ためにピエゾ圧電素子9に電圧を印加させるためのケー
ブルが必要となり、その分、部品点数が増えこのケーブ
ル自体がムダな負荷となる。
ためにピエゾ圧電素子9に電圧を印加させるためのケー
ブルが必要となり、その分、部品点数が増えこのケーブ
ル自体がムダな負荷となる。
この場合、マクロな大きさのアクチュエータならそのケ
ーブルもさほど問題とはならないが、μmオーダーの大
きさを有するアクチュエータ(いわゆる、マイクロマシ
ン)では、電力供給のためのケーブルは荷重負荷が増加
するためほとんど実現不可能である。しかも、電力供給
用の架線、レール等を設けても、摩擦、摩耗、接触不良
などの点からほとんど実用に適していない。
ーブルもさほど問題とはならないが、μmオーダーの大
きさを有するアクチュエータ(いわゆる、マイクロマシ
ン)では、電力供給のためのケーブルは荷重負荷が増加
するためほとんど実現不可能である。しかも、電力供給
用の架線、レール等を設けても、摩擦、摩耗、接触不良
などの点からほとんど実用に適していない。
課題を解決するための手段
請求項1記載の発明は、非直線な形状を有し弾性体から
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個設けて
なる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿って
配列された多数のステータ電極によりなるガイドレール
を少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が載
置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子を
移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなるよ
うに前記移動子の前記基板と接触する脚部を波状の溝に
形成した。
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個設けて
なる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿って
配列された多数のステータ電極によりなるガイドレール
を少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が載
置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子を
移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなるよ
うに前記移動子の前記基板と接触する脚部を波状の溝に
形成した。
請求項2記載の発明は、非直線な形状を有し弾性体から
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個連設し
てなる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿っ
て配列された多数のステー夕電極によりなるガイドレー
ルを少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が
載置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子
を移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなる
ように前記基板の前記移動子の脚部と接触する面を波状
の溝に形成した。
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個連設し
てなる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿っ
て配列された多数のステー夕電極によりなるガイドレー
ルを少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が
載置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子
を移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなる
ように前記基板の前記移動子の脚部と接触する面を波状
の溝に形成した。
請求項3記載の発明は、非直線な形状を有し弾性体から
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個連設し
てなる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿っ
て配列された多数のステータ電極によりなるガイドレー
ルを少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が
載置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子
を移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなる
ように前記移動子の前記基板と接触する脚部及び前記基
板の前記移動子の前記脚部と接触する面を波状の溝に形
成した。
なる伸縮可能なアクチュエータを少なくとも1個連設し
てなる移動子を設け、この移動子を挾む移動方向に沿っ
て配列された多数のステータ電極によりなるガイドレー
ルを少なくとも2本配設し、前記移動子とこの移動子が
載置されている基板表面との間の摩擦係数が前記移動子
を移動させたい方向に小さくその反対方向に大きくなる
ように前記移動子の前記基板と接触する脚部及び前記基
板の前記移動子の前記脚部と接触する面を波状の溝に形
成した。
作用
従って、移動子の脚部の溝が基板表面に対してその摩擦
係数が一方向のみ大きくなっているため、移動子を挾む
ステータ電極に一様の電圧を印加するだけでその移動子
のアクチュエータが伸縮して移動することができ、これ
により、従来のように多数の別個のステータ電極から電
圧を印加する電極を選択して順次印加していく必要がな
くなるためその動作回路が一段と簡素化され、しかも、
このような動作回路の簡素化に伴い移動子の移動範囲を
広くとることができるため、運動エネルギーの範囲を広
くとることができる。
係数が一方向のみ大きくなっているため、移動子を挾む
ステータ電極に一様の電圧を印加するだけでその移動子
のアクチュエータが伸縮して移動することができ、これ
により、従来のように多数の別個のステータ電極から電
圧を印加する電極を選択して順次印加していく必要がな
くなるためその動作回路が一段と簡素化され、しかも、
このような動作回路の簡素化に伴い移動子の移動範囲を
広くとることができるため、運動エネルギーの範囲を広
くとることができる。
実施例
本発明の第一の実施例を第1図ないし第4図に基づいて
説明する。まず、第1図(a)に示すように、移動子1
0は、パンタグラフ部11と電極部12と脚部13を有
する1個のアクチュエータ14により形成されている。
説明する。まず、第1図(a)に示すように、移動子1
0は、パンタグラフ部11と電極部12と脚部13を有
する1個のアクチュエータ14により形成されている。
前記パンタグラフ部11の対向する1組の頂点に前記電
極部12が配設されており、もう1組の対向する頂点に
前記脚部13が配設されている。第1図(C)は第1図
(a)のB−B断面形状を示し、第1図(b)は第1図
(a)のA−A断面形状を示すものであり、前記脚部1
3の裏面は波状(鋸歯状)に形成されている。その脚部
13とこれに接触する基板15との摩擦係数はa方向に
は小さくb方向には大きくなっている。また、ここでは
、基板15の表面にも鋸歯状の溝15aが形成されてお
り、これにより脚部13の摩擦係数の方向依存性がさら
に高まるようになっている。なお、そのような鋸歯の形
状は脚部13又は基板15のどちらか一方にだけ形成す
るようにしてもよい。ただし、このようなどちらか一方
に形成するような場合には、方向依存性はないが、他方
の面を多少粗く形成し摩擦係数を高くするようにした方
がよい。
極部12が配設されており、もう1組の対向する頂点に
前記脚部13が配設されている。第1図(C)は第1図
(a)のB−B断面形状を示し、第1図(b)は第1図
(a)のA−A断面形状を示すものであり、前記脚部1
3の裏面は波状(鋸歯状)に形成されている。その脚部
13とこれに接触する基板15との摩擦係数はa方向に
は小さくb方向には大きくなっている。また、ここでは
、基板15の表面にも鋸歯状の溝15aが形成されてお
り、これにより脚部13の摩擦係数の方向依存性がさら
に高まるようになっている。なお、そのような鋸歯の形
状は脚部13又は基板15のどちらか一方にだけ形成す
るようにしてもよい。ただし、このようなどちらか一方
に形成するような場合には、方向依存性はないが、他方
の面を多少粗く形成し摩擦係数を高くするようにした方
がよい。
また、前記移動子10を挾む両側には多数のステータ電
極16が直線状に配列されてなるガイドレール17が設
けられている。この場合、ステータ電極16は、第1図
(b)に示すように、移動子10の厚みとほぼ等しい高
さをもつように形成されており、その移動方向Mへの長
さは前記移動子10を動かしたい距離だけの長さだけ設
けられている。また、前記ステータ電極16にはこれに
電圧を供給するためのリード線18が接続されている。
極16が直線状に配列されてなるガイドレール17が設
けられている。この場合、ステータ電極16は、第1図
(b)に示すように、移動子10の厚みとほぼ等しい高
さをもつように形成されており、その移動方向Mへの長
さは前記移動子10を動かしたい距離だけの長さだけ設
けられている。また、前記ステータ電極16にはこれに
電圧を供給するためのリード線18が接続されている。
前記移動子10及び前記ステータ電極16には、高濃度
に不純物をドーピングし比抵抗を低くした導電体となっ
ており、それらの表面にはステータ電極16間が前記移
動子10を介して短絡しないように絶縁膜(Si○、)
が形成されている。
に不純物をドーピングし比抵抗を低くした導電体となっ
ており、それらの表面にはステータ電極16間が前記移
動子10を介して短絡しないように絶縁膜(Si○、)
が形成されている。
このような構成において、本装置の動作原理を第2図(
a)〜(C)に基づいて説明する。なお、図中、記号旦
はCompressionを示し電圧印加によりアクチ
ュエータが縮む場合を表わし、また、記号旦はF re
eを示し電圧を印加しない自由状態を表わすものとする
。
a)〜(C)に基づいて説明する。なお、図中、記号旦
はCompressionを示し電圧印加によりアクチ
ュエータが縮む場合を表わし、また、記号旦はF re
eを示し電圧を印加しない自由状態を表わすものとする
。
(a)は初期状態を示すものであり、ステータ電極16
には電圧は印加されていない。
には電圧は印加されていない。
(b)はステータ電極16間に電圧を印加した場合を示
すものであり、これによりステータ電極16間の静電容
量が増加するように移動子10の電極部12がステータ
電極16の方向に引っ張られるため、その移動子10は
縦方向に伸び、横方向に縮むことになる。この時、移動
子10の図中右側の脚部13はb方向に引っ張られ、移
動子10の図中左側の脚1t(13はa方向に引っ張ら
れることになるが、b方向への摩擦係数は高いため右側
の脚部13は動かず、a方向への摩擦係数は低いため左
側の脚部13はそのa方向に動くことになる。
すものであり、これによりステータ電極16間の静電容
量が増加するように移動子10の電極部12がステータ
電極16の方向に引っ張られるため、その移動子10は
縦方向に伸び、横方向に縮むことになる。この時、移動
子10の図中右側の脚部13はb方向に引っ張られ、移
動子10の図中左側の脚1t(13はa方向に引っ張ら
れることになるが、b方向への摩擦係数は高いため右側
の脚部13は動かず、a方向への摩擦係数は低いため左
側の脚部13はそのa方向に動くことになる。
(C)はステータ電極16への電圧印加を止めた状態を
示すものであり、移動子10は横方向(移動方向M)に
伸びもとの状態に復帰するが、この時、(b)とは逆に
、摩擦係数の方向依存性により、右側の脚部13はa方
向に動くが、左側の脚部13はb方向に動くことができ
ない。
示すものであり、移動子10は横方向(移動方向M)に
伸びもとの状態に復帰するが、この時、(b)とは逆に
、摩擦係数の方向依存性により、右側の脚部13はa方
向に動くが、左側の脚部13はb方向に動くことができ
ない。
以上のような(a)〜(c)に示すようなシーケンスを
繰り返して行うことによレバ移動子10はa方向に進ん
でいくことになる。
繰り返して行うことによレバ移動子10はa方向に進ん
でいくことになる。
次に、本装置の作製プロセスを第3図及び第4図に基づ
いて説明する。なお、第3図(a)〜(g)は第1図の
A−A断面図を示し、第4図(a)〜(g)は第1図の
B−B断面図を示すものである。
いて説明する。なお、第3図(a)〜(g)は第1図の
A−A断面図を示し、第4図(a)〜(g)は第1図の
B−B断面図を示すものである。
第3図(a)及び第4図(a)では、基板15に(10
0)面から(011)軸を中心に角度がずれた面をもつ
単結晶5i(C−si)を用いる。
0)面から(011)軸を中心に角度がずれた面をもつ
単結晶5i(C−si)を用いる。
そのずれの角度は鋸歯の傾斜角を決定するので、これを
最適化した角度とすればよく、通常の場合、10°〜8
0°の範囲に設定する。次に、基板15の表面を酸化さ
せ、この酸化によるSi0.19の膜を所望の鋸歯のピ
ッチのストライプ状のパターンにエツチングする。この
ストライプは、(011)方向に平行に形成する。なお
、このストライプは酸化膜だけでなく、Si、N4、炭
素膜、その他のSi異方性エツチングのエッチャントに
餠えられるものであればよい。次に、そのストライプを
エツチングマスクとして、KOH水溶液、ヒドラジン、
FDP (エチレンジアミン−パイロカテコール−水)
等のSi結晶軸異方性エツチングのエッチャントにより
C−3iをエツチングすることによって、その結晶面に
より鋸歯状の溝15aの断面形状が得られる。
最適化した角度とすればよく、通常の場合、10°〜8
0°の範囲に設定する。次に、基板15の表面を酸化さ
せ、この酸化によるSi0.19の膜を所望の鋸歯のピ
ッチのストライプ状のパターンにエツチングする。この
ストライプは、(011)方向に平行に形成する。なお
、このストライプは酸化膜だけでなく、Si、N4、炭
素膜、その他のSi異方性エツチングのエッチャントに
餠えられるものであればよい。次に、そのストライプを
エツチングマスクとして、KOH水溶液、ヒドラジン、
FDP (エチレンジアミン−パイロカテコール−水)
等のSi結晶軸異方性エツチングのエッチャントにより
C−3iをエツチングすることによって、その結晶面に
より鋸歯状の溝15aの断面形状が得られる。
第3図(b)及び第4図(b)では、Sin。
19をバッフアートフッ酸(BHF)等により除去した
後、Si、N、20.Sin、21を積層する。なお、
Sin、21は脚部13と基板15とを分離する犠牲層
となる。
後、Si、N、20.Sin、21を積層する。なお、
Sin、21は脚部13と基板15とを分離する犠牲層
となる。
第3図(c)及び第4図(c)では、Sin。
21上にpoly−3iを積層し、さらに、エツチング
により脚部13とリード線18となる部分を形成する。
により脚部13とリード線18となる部分を形成する。
第3図(d)及び第4図(d)では、poly−3iの
上部にさらにSin、22を積層する。
上部にさらにSin、22を積層する。
これにより、アクチュエータ14のパンタグラフ部11
と脚部13との接触及びステータ電極16とリード線1
8との接触をとるためのコンタクトホール23を形成す
る。なお、Sin、22は基板15とパンタグラフ部1
1とを分離する犠牲層となる。
と脚部13との接触及びステータ電極16とリード線1
8との接触をとるためのコンタクトホール23を形成す
る。なお、Sin、22は基板15とパンタグラフ部1
1とを分離する犠牲層となる。
第3図(e)及び第4図(e)では、poly−3iを
積層し、パンタグラフ部11及びステータ電極16の形
状にエツチングする。パンタグラフ部11の膜厚方向へ
の剛性を高めるために、そのpoly−3iの膜厚は2
μm以上に積層する。
積層し、パンタグラフ部11及びステータ電極16の形
状にエツチングする。パンタグラフ部11の膜厚方向へ
の剛性を高めるために、そのpoly−3iの膜厚は2
μm以上に積層する。
第3図(f)及び第4図(f)では、BHFにより、S
in、21.22を除去する。これによリ、パンタグラ
フ部11と脚部13とは基板15から分離され移動が可
能となる。
in、21.22を除去する。これによリ、パンタグラ
フ部11と脚部13とは基板15から分離され移動が可
能となる。
第3図(g)及び第4図(g)では、poly−3iに
より形成される移動子10とステータ電極16との表面
を酸化してSin、の絶縁膜を形成する。これにより、
ステータ電極16と移動子10の電極部12とが接触し
てステータ電極16間が短絡し発熱により移動子10が
破壊されるような現象をなくすことができる。
より形成される移動子10とステータ電極16との表面
を酸化してSin、の絶縁膜を形成する。これにより、
ステータ電極16と移動子10の電極部12とが接触し
てステータ電極16間が短絡し発熱により移動子10が
破壊されるような現象をなくすことができる。
以上、第3図及び第4図(a)〜(g)に示すようなプ
ロセスにより第1図(b)に示すような装置を作製する
ことができる。
ロセスにより第1図(b)に示すような装置を作製する
ことができる。
次に、本発明の第二の実施例を第5図ないし第7図に基
づいて説明する。ここでは、前述した第一の実施例の構
成に加え、パンタグラフ部11の電極部12の内側にも
新たにステータ電極を設けたものである。すなわち、第
5図(a)に示すように、移動子10の電極部12は外
側のステータ電極16と内側のステータ電極24との間
に挾まれる形で設けられ、また、そのパンタグラフ部l
lは内側のステータ電極16間に挾まれる形で設けられ
ている。
づいて説明する。ここでは、前述した第一の実施例の構
成に加え、パンタグラフ部11の電極部12の内側にも
新たにステータ電極を設けたものである。すなわち、第
5図(a)に示すように、移動子10の電極部12は外
側のステータ電極16と内側のステータ電極24との間
に挾まれる形で設けられ、また、そのパンタグラフ部l
lは内側のステータ電極16間に挾まれる形で設けられ
ている。
このような構成において、第6図に基づいて本装置の動
作説明を行う。なお、図中、記号旦はCompress
ionを示し電圧印加によりアクチュエータが縮む場合
を表わし、また、記号旦はF reeを示し電圧を印加
しない自由状態を表わし、さらに、記号TはTen5i
onを示し内側のステータ電極24に電圧を印加して伸
びた状態を示すものである。
作説明を行う。なお、図中、記号旦はCompress
ionを示し電圧印加によりアクチュエータが縮む場合
を表わし、また、記号旦はF reeを示し電圧を印加
しない自由状態を表わし、さらに、記号TはTen5i
onを示し内側のステータ電極24に電圧を印加して伸
びた状態を示すものである。
(a)は、ステータ電極16.24に電圧の印加されて
いない初期状態を示すものである。
いない初期状態を示すものである。
(b)は、外側のステータ電極16に電圧を印加した状
態を示し、これにより、移動子10の電極部12は外側
に引っ張られ縦方向に伸びる。この場合にも、第一の実
施例の第2図(b)と同様な理由により、移動子10の
脚部13はb方向よりもa方向への摩擦係数が小さいた
め、その移動子10はa方向へ移動する。
態を示し、これにより、移動子10の電極部12は外側
に引っ張られ縦方向に伸びる。この場合にも、第一の実
施例の第2図(b)と同様な理由により、移動子10の
脚部13はb方向よりもa方向への摩擦係数が小さいた
め、その移動子10はa方向へ移動する。
(C)は、外側のステータ電極16への印加を止め、内
側のステータ電極24に電圧を印加したものである。こ
れにより、電極部12は内側のステータ電極24に引っ
張られ縦方向に縮み、第一の実施例の第2図(c)と同
様な理由により、摩擦係数の小さい脚部13だけがa方
向に移動する。
側のステータ電極24に電圧を印加したものである。こ
れにより、電極部12は内側のステータ電極24に引っ
張られ縦方向に縮み、第一の実施例の第2図(c)と同
様な理由により、摩擦係数の小さい脚部13だけがa方
向に移動する。
(d)は、(b)と同様に外側のステータ電極16に電
圧を印加した状態を示すものである。これにより、摩擦
係数の小さい脚部13がa方向に移動することになる。
圧を印加した状態を示すものである。これにより、摩擦
係数の小さい脚部13がa方向に移動することになる。
以上、(a)〜(d)に示すようなシーケンスをくり返
して行うことにより移動子10はa方向に移動すること
になる。
して行うことにより移動子10はa方向に移動すること
になる。
移動子10の1シーケンスの移動距離は移動子10の左
右への伸び縮みの幅の差により決定する。
右への伸び縮みの幅の差により決定する。
本実施例のその移動する幅の差は第一の実施例の移動の
幅の差よりも大きいために、■シーケンスの移動距離は
第一の実施例の時よりも大きくなる。
幅の差よりも大きいために、■シーケンスの移動距離は
第一の実施例の時よりも大きくなる。
次に、本実施例の作製プロセスを第7図(a)〜(k)
に基づいて説明する。なお、第7図は第5図のA−A断
面を示すものである。
に基づいて説明する。なお、第7図は第5図のA−A断
面を示すものである。
(a)は、第3図及び第4図の(a)〜(c)と同様な
プロセスを経た状態を示すものである。
プロセスを経た状態を示すものである。
この場合、内側のステータ電極24と接続されるpol
y−3iからなるリード線25が形成されている。
y−3iからなるリード線25が形成されている。
(b)は、層間絶縁膜Si、N、26を成膜しパターン
ニングを行うものであり、これにより、内側のステータ
電極24のリード線25が外側のステータ電極16と短
絡しないような状態となる。
ニングを行うものであり、これにより、内側のステータ
電極24のリード線25が外側のステータ電極16と短
絡しないような状態となる。
(c)は、外側のステータ電極16と接続されるpol
y−Siからなるリード線27を成膜しパターンニング
を行うものである。
y−Siからなるリード線27を成膜しパターンニング
を行うものである。
(d)は、Si0,28を積層したものであり、これに
より、パンタグラフ部11と電極部13とが基板15か
ら分離できるようになる。また、パンタグラフ部11と
脚部13とが接続されるようにコンタクトホール29を
形成し、さらに、内側のステータ電極24とリード線2
5とが接続されるようにコンタクトホール30を形成す
る。
より、パンタグラフ部11と電極部13とが基板15か
ら分離できるようになる。また、パンタグラフ部11と
脚部13とが接続されるようにコンタクトホール29を
形成し、さらに、内側のステータ電極24とリード線2
5とが接続されるようにコンタクトホール30を形成す
る。
(e)は、それらコンタクトホール29,30の設けら
れた表面部分にpoly−Si31の膜を約2μm以上
積層するものである。
れた表面部分にpoly−Si31の膜を約2μm以上
積層するものである。
(f)は、このpoly−Si31の膜をパンタグラフ
部11と電極部12とステータ電極16゜24の形状に
それぞれエツチングしてパターンニングを行うものであ
る。
部11と電極部12とステータ電極16゜24の形状に
それぞれエツチングしてパターンニングを行うものであ
る。
(g)は、エツチングされた領域にSi0.32の膜を
積層する。
積層する。
(h)は、パンタグラフ部11と電極部12とを接続す
るために、Sin、32にコンタクトホール33を設け
る。
るために、Sin、32にコンタクトホール33を設け
る。
(1)は、コンタクトホール33にpoly−8134
を積層し、パターンニングする。これにより、パンタグ
ラフ部11と電極部12とを接続することができる。
を積層し、パターンニングする。これにより、パンタグ
ラフ部11と電極部12とを接続することができる。
(Jンは、BHFにより510232の犠牲層を除去し
、これにより、移動子10は基板15から離れ自由に移
動することができる。
、これにより、移動子10は基板15から離れ自由に移
動することができる。
(k)は、ステータ電極16.24の短絡を防止するた
めにpoly−3i34の表面を酸化し、その表面に絶
縁層Sin、35を形成する。
めにpoly−3i34の表面を酸化し、その表面に絶
縁層Sin、35を形成する。
以上、(a)〜(k)に示すようなプロセスにより第5
図(b)のような構造をもつ装置を作製することができ
る。
図(b)のような構造をもつ装置を作製することができ
る。
次に、本発明の第三の実施例を第8図及び第9図に基づ
いて説明する。これまで述べた2つの実施例はいずれも
ステータ電極16.24を直線状に配設することにより
移動子10を直線的に運動させるものであったが、ここ
では直線ではなく円状に運動させるようにしたものであ
り、これにより回転モータを得ることができる。
いて説明する。これまで述べた2つの実施例はいずれも
ステータ電極16.24を直線状に配設することにより
移動子10を直線的に運動させるものであったが、ここ
では直線ではなく円状に運動させるようにしたものであ
り、これにより回転モータを得ることができる。
すなわち、移動子1oを挾んで外側には円弧状をしたス
テータ電極36が配設されており、また、そのステータ
電極36の内側の中心部に円盤状をしたステータ電極3
7が配設されている。また、基板15の表面には、摩擦
係数が一方向のみに大きい鋸首状の溝38が円周状に形
成されている。
テータ電極36が配設されており、また、そのステータ
電極36の内側の中心部に円盤状をしたステータ電極3
7が配設されている。また、基板15の表面には、摩擦
係数が一方向のみに大きい鋸首状の溝38が円周状に形
成されている。
この溝38の表面に4個の移動子10が置かれている。
この移動子1oの脚部13の裏面は鋸歯状に形成されて
おり、また、その一方の脚部13は、アーム39を介し
て、外側の円板40に連設されている。
おり、また、その一方の脚部13は、アーム39を介し
て、外側の円板40に連設されている。
このような構成において、ステータ電極36゜37間に
電圧を印加、非印加を繰り返して行うことにより、移動
子10は摩擦係数の少ない一方向のみへ回転運動をする
ことになり、これにより円板40から回転力を取り出す
ことができる。
電圧を印加、非印加を繰り返して行うことにより、移動
子10は摩擦係数の少ない一方向のみへ回転運動をする
ことになり、これにより円板40から回転力を取り出す
ことができる。
次に、基板15上に溝38を形成する方法について説明
する。第一の実施例及び第二の実施例では、単結晶S1
の結晶軸異方性エツチングにより鋸歯状の溝15aを形
成したが、ここでは溝を円周状に作らなければならない
ため、第一の実施例及び第二の実施例とは異なる方法で
溝38を作る必要がある。以下、その溝38の作製方法
について述べる。
する。第一の実施例及び第二の実施例では、単結晶S1
の結晶軸異方性エツチングにより鋸歯状の溝15aを形
成したが、ここでは溝を円周状に作らなければならない
ため、第一の実施例及び第二の実施例とは異なる方法で
溝38を作る必要がある。以下、その溝38の作製方法
について述べる。
(a)では、単結晶Si基板(C−3i)15上にSi
、N440(又はSin、)、poly−8141、S
i O,(又ハ7オh I、iシスh) 42を積層
する。
、N440(又はSin、)、poly−8141、S
i O,(又ハ7オh I、iシスh) 42を積層
する。
(b)では、鋸歯状の溝のピッチでSi0,42に放射
状のストライプの穴43をエツチングにより開ける。
状のストライプの穴43をエツチングにより開ける。
(C)では、そのSin、42をエツチングのマスキン
グフィルムとしてポリシリコンをウェットエツチングす
る。そのエッチャントとしては、HF、HNO,、CH
,C○○H1水の混合液を用いる。このエッチャントは
等方性のエツチングなので、poly−3i41はアン
ダーエッチされ、これによりテーパーが付く。なお、マ
スキングフィルムのパターンをエツチングしながら、p
oly−3i41をエツチングするRIEドライエツチ
ング、プラズマ等方性エツチング、wetエツチング法
を用いても、テーパーをもった形状にすることができる
。
グフィルムとしてポリシリコンをウェットエツチングす
る。そのエッチャントとしては、HF、HNO,、CH
,C○○H1水の混合液を用いる。このエッチャントは
等方性のエツチングなので、poly−3i41はアン
ダーエッチされ、これによりテーパーが付く。なお、マ
スキングフィルムのパターンをエツチングしながら、p
oly−3i41をエツチングするRIEドライエツチ
ング、プラズマ等方性エツチング、wetエツチング法
を用いても、テーパーをもった形状にすることができる
。
(d)では、BHFによりSin、42を除去する。
(e)では、poly−Si41の表面を酸化しSin
、44を形成する。
、44を形成する。
(f)では、フォトレジスト45のパターンをエツチン
グされた部分の半分が隠れるように形成する。
グされた部分の半分が隠れるように形成する。
(g)では、フォトレジスト45のパターンにより、5
10344を部分的にエツチングする。
10344を部分的にエツチングする。
(h)では、(g)で残ったSin、44をエツチング
のマスクにし、露出しているpoly−3i41をドラ
イエツチングする。
のマスクにし、露出しているpoly−3i41をドラ
イエツチングする。
エツチングガスとしては、poly−3i41とS10
,44との選択比を大きくするために、例えば、次のよ
うなガス種と添加ガスとの組合せこのようなガス種を用
いることによって、poly−3i41とSin、44
との選択比が大きく、しかも、基板に対して垂直にエツ
チングすることができるため、poly−3i41のみ
を垂直にエツチングすることができる。
,44との選択比を大きくするために、例えば、次のよ
うなガス種と添加ガスとの組合せこのようなガス種を用
いることによって、poly−3i41とSin、44
との選択比が大きく、しかも、基板に対して垂直にエツ
チングすることができるため、poly−3i41のみ
を垂直にエツチングすることができる。
(i)では、残った810.44を除去する。
これにより、その残ったpoly−3i41の形状は、
その表面部分の摩擦係数がa方向には小さくb方向には
大きい特性を示すものとなる。
その表面部分の摩擦係数がa方向には小さくb方向には
大きい特性を示すものとなる。
これまでのプロセスは、第−及び第二の実施例と異なり
、Si結晶軸の異方性エツチングを行っていないため、
どのような方向に対しても作製することが可能である。
、Si結晶軸の異方性エツチングを行っていないため、
どのような方向に対しても作製することが可能である。
従って、第8図に示すように、基板15に形成される溝
38は円周方向に鋸歯を放射状に形成することができる
。
38は円周方向に鋸歯を放射状に形成することができる
。
(j)では、そのpoly−3i41の表面にSi、N
、46、Sin、47を順次積層する。
、46、Sin、47を順次積層する。
そして、これ以下のプロセスは、第二の実施例の第7図
(a)〜(k)を順次実施していくことにより第8図の
ような回転モータを得ることができる。
(a)〜(k)を順次実施していくことにより第8図の
ような回転モータを得ることができる。
なお、(e)で酸化を行わず、(g)においてSin、
44の代わりにフォトレジストを用いるようにしてもよ
い。ただし、poly−3i41との選択性を高めるた
めに、フォトレジスト41のパターン形成後、温度10
0〜200’C1圧力が5〜6のチャンバー内で、30
0μm以下の波長の紫外線を10〜60分照射した方が
よい。
44の代わりにフォトレジストを用いるようにしてもよ
い。ただし、poly−3i41との選択性を高めるた
めに、フォトレジスト41のパターン形成後、温度10
0〜200’C1圧力が5〜6のチャンバー内で、30
0μm以下の波長の紫外線を10〜60分照射した方が
よい。
発明の効果
本発明は、非直線な形状を有し弾性体からなる伸縮可能
なアクチュエータを少なくとも1個設けてなる移動子を
設け、この移動子を挾む移動方向に沿って配列された多
数のステータ電極によりなるガイドレールを少なくとも
2本配設し、前記移動子とこの移動子が載置されている
基板表面との間の摩擦係数が前記移動子を移動させたい
方向に小さくその反対方向に大きくなるように、前記移
動子の前記基板と接触する脚部を波状の溝に形成するか
、又は、前記基板の前記移動子の脚部と接触する面を波
状の溝に形成するか、又は、前記移動子の前記基板と接
触する脚部及び前記基板の前記移動子の前記脚部と接触
する面を波状の溝に形成するようにしたので、それら移
動子の脚部の溝が基板表面に対してその摩擦係数が一方
向のみ大きくなるように設定することによって、移動子
を挾むステータ電極に一様の電圧を印加するだけでその
移動子のアクチュエータが伸縮して移動することができ
、これにより、従来のように多数の別個のステータ電極
から電圧を印加する電極を選択して順次印加していく必
要がなくなるためその動作回路を一段と簡素化したもの
とすることが可能となり、また、そのような動作回路の
簡素化に伴って移動その移動範囲を広くとることができ
るため、十分大きな運動エネルギーを取り出す機構をも
つ装置を提供することが可能となり、さらに、移動子の
脚部を波状に形成して一方向に移動できるようにしたこ
とにより架線等の電気的接触も不要となり、さらにまた
、そのような構成で直進運動のみならず回転運動を取り
出すモータを実現することができるため、軸受けや車軸
等の複雑な機構が不要な簡素化した構成の装置を得るこ
とができるものである。
なアクチュエータを少なくとも1個設けてなる移動子を
設け、この移動子を挾む移動方向に沿って配列された多
数のステータ電極によりなるガイドレールを少なくとも
2本配設し、前記移動子とこの移動子が載置されている
基板表面との間の摩擦係数が前記移動子を移動させたい
方向に小さくその反対方向に大きくなるように、前記移
動子の前記基板と接触する脚部を波状の溝に形成するか
、又は、前記基板の前記移動子の脚部と接触する面を波
状の溝に形成するか、又は、前記移動子の前記基板と接
触する脚部及び前記基板の前記移動子の前記脚部と接触
する面を波状の溝に形成するようにしたので、それら移
動子の脚部の溝が基板表面に対してその摩擦係数が一方
向のみ大きくなるように設定することによって、移動子
を挾むステータ電極に一様の電圧を印加するだけでその
移動子のアクチュエータが伸縮して移動することができ
、これにより、従来のように多数の別個のステータ電極
から電圧を印加する電極を選択して順次印加していく必
要がなくなるためその動作回路を一段と簡素化したもの
とすることが可能となり、また、そのような動作回路の
簡素化に伴って移動その移動範囲を広くとることができ
るため、十分大きな運動エネルギーを取り出す機構をも
つ装置を提供することが可能となり、さらに、移動子の
脚部を波状に形成して一方向に移動できるようにしたこ
とにより架線等の電気的接触も不要となり、さらにまた
、そのような構成で直進運動のみならず回転運動を取り
出すモータを実現することができるため、軸受けや車軸
等の複雑な機構が不要な簡素化した構成の装置を得るこ
とができるものである。
第1図は本発明の第一の実施例を示す構成図、第2図は
その装置の動作原理を示す説明図、第3図及び第4図は
本装置の作製プロセスを示す工程図、第5図は本発明の
第二の実施例を示す構成図、第6図はその装置の動作原
理を示す説明図、第7図は本装置の作製プロセスを示す
工程図、第8図は本発明の第三の実施例を示す構成図、
第9図はその装置の基板部の作製プロセスを示す工程図
、第10図は第一の従来例を示す構成図、第11図は第
二の従来例を示す構成図、第12図は第三の従来例を示
す構成図である。 10・・・移動子、11・・・アクチュエータ、13・
・・脚部、15・・・基板、 15a・・・溝、 電極、17・・・ガイドレール、24゜ステータ電極、
38・・・溝 6・・・ステータ 36、 37・・・ J、I 図 出 願 人 株式会社 リ コ 図(割) 1Llz t」 6図(慎) −篤 7図(幀3) 」 め 図 N −−マ ]
その装置の動作原理を示す説明図、第3図及び第4図は
本装置の作製プロセスを示す工程図、第5図は本発明の
第二の実施例を示す構成図、第6図はその装置の動作原
理を示す説明図、第7図は本装置の作製プロセスを示す
工程図、第8図は本発明の第三の実施例を示す構成図、
第9図はその装置の基板部の作製プロセスを示す工程図
、第10図は第一の従来例を示す構成図、第11図は第
二の従来例を示す構成図、第12図は第三の従来例を示
す構成図である。 10・・・移動子、11・・・アクチュエータ、13・
・・脚部、15・・・基板、 15a・・・溝、 電極、17・・・ガイドレール、24゜ステータ電極、
38・・・溝 6・・・ステータ 36、 37・・・ J、I 図 出 願 人 株式会社 リ コ 図(割) 1Llz t」 6図(慎) −篤 7図(幀3) 」 め 図 N −−マ ]
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、非直線な形状を有し弾性体からなる伸縮可能なアク
チュエータを少なくとも1個設けてなる移動子を設け、
この移動子を挾む移動方向に沿って配列された多数のス
テータ電極によりなるガイドレールを少なくとも2本配
設し、前記移動子とこの移動子が載置されている基板表
面との間の摩擦係数が前記移動子を移動させたい方向に
小さくその反対方向に大きくなるように前記移動子の前
記基板と接触する脚部を波状の溝に形成したことを特徴
とする静電モータ。 2、非直線な形状を有し弾性体からなる伸縮可能なアク
チュエータを少なくとも1個連設してなる移動子を設け
、この移動子を挾む移動方向に沿って配列された多数の
ステータ電極によりなるガイドレールを少なくとも2本
配設し、前記移動子とこの移動子が載置されている基板
表面との間の摩擦係数が前記移動子を移動させたい方向
に小さくその反対方向に大きくなるように前記基板の前
記移動子の脚部と接触する面を波状の溝に形成したこと
を特徴とする静電モータ。 3、非直線な形状を有し弾性体からなる伸縮可能なアク
チュエータを少なくとも1個連設してなる移動子を設け
、この移動子を挾む移動方向に沿って配列された多数の
ステータ電極によりなるガイドレールを少なくとも2本
配設し、前記移動子とこの移動子が載置されている基板
表面との間の摩擦係数が前記移動子を移動させたい方向
に小さくその反対方向に大きくなるように前記移動子の
前記基板と接触する脚部及び前記基板の前記移動子の前
記脚部と接触する面を波状の溝に形成したことを特徴と
する静電モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22464990A JPH04109884A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 静電モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22464990A JPH04109884A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 静電モータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04109884A true JPH04109884A (ja) | 1992-04-10 |
Family
ID=16817035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22464990A Pending JPH04109884A (ja) | 1990-08-27 | 1990-08-27 | 静電モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04109884A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136096A1 (ja) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Yamaguchi University | 静電アクチュエータ |
-
1990
- 1990-08-27 JP JP22464990A patent/JPH04109884A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007136096A1 (ja) * | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Yamaguchi University | 静電アクチュエータ |
| JP2007318861A (ja) * | 2006-05-24 | 2007-12-06 | Yamaguchi Univ | 静電アクチュエータ |
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