(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体、絶縁物及び金属の何れかでなるベースと、このベースに支持された可動部と、可動部を駆動する駆動部と、を備えた、マイクロアクチュエータであって、
上記可動部は一端部が前記ベースに固定されたカンチレバーであり、
上記可動部が磁性金属ガラスで構成され、該磁性金属ガラスが、Ｆｅ基、Ｃｏ基及びＮｉ基の何れかでなる金属ガラスであり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃとの合金又は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆとの合金からなり、
上記駆動部が上記可動部に磁界を与えることを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項２】
断線部を有する電気配線を備え、
前記カンチレバーがバー状の本体部と上記本体部の先端部に設けられた幅広部とを備え、
前記駆動部の磁界によって前記カンチレバーが曲がると共に上記幅広部が上記断線部を塞くことで電気配線を導通させることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項３】
前記カンチレバーは、バー状のレバー本体部と、上記レバー本体部の先端部に設けられ光を反射する反射部と、から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項４】
表面側に一部を抉りとった凹部を有する半導体、絶縁物及び金属の何れかでなるベースと、上記凹部で回転自在な可動部と、上記凹部で仮想の直線上に配置され一端部を上記ベースに固定され他端部を上記可動部に固定された一対のトーションバーと、上記可動部に回転する力を与える駆動部と、を備え、
上記可動部が上記トーションバーの幅よりも幅広に形成された、マイクロアクチュエータであって、
上記一対のトーションバーと上記可動部とが磁性金属ガラスで形成されており、該磁性金属ガラスが、Ｆｅ基、Ｃｏ基及びＮｉ基の何れかでなる金属ガラスであり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃとの合金又は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆとの合金からなり、
上記駆動部が上記可動部に磁界を与えることで、上記可動部が、１００°以上回転することを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項５】
前記可動部が光を反射することを特徴とする、請求項４に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項６】
前記磁性金属ガラスからなる可動部に、さらに金属からなる支持層が形成され、反射される光の範囲が該支持層の金属材料によって選定されることを特徴とする、請求項４又は５に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項７】
前記可動部を可動電極部とし、該可動電極部から距離を置いた位置に、さらに固定電極部が設けられたことを特徴とする、請求項４に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項８】
前記磁性金属ガラスからなる可動部には、該可動部を保形するための形状維持部が設けられていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項９】
開口を有する半導体、絶縁物及び金属の何れかでなるベースと、上記開口を塞ぐ可動部と、上記可動部を駆動する駆動部と、を備えたマイクロアクチュエータであって、
上記ベースの上面に凹部が形成され、該凹部の底部には上記開口が設けられ、当該凹部によって画成される領域へ液体を導く第１流路と当該領域から液体を排出する第２流路とが設けられ、
上記可動部が磁性金属ガラスの薄膜で形成されており、
上記駆動部が上記薄膜に磁界を与えることで、上記開口を塞ぐ上記薄膜の形状が変形し
、これにより上記第１流路から上記領域へ液体を導き、さらに上記領域から上記第２流路へ液体を送り出すことを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項１０】
開口を有する半導体、絶縁物及び金属の何れかでなるベースと、上記開口を塞ぐ可動部と、上記可動部を駆動する駆動部と、を備えたマイクロアクチュエータであって、
上記可動部が磁性金属ガラスの薄膜で形成された可動電極部でなり、該磁性金属ガラスが、Ｆｅ基、Ｃｏ基及びＮｉ基の何れかでなる金属ガラスであり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃとの合金又は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆとの合金からなり、
上記可動電極部から距離を置いた位置に、さらに固定電極部が設けられたことを特徴とする、マイクロアクチュエータ。
【請求項１１】
前記磁性金属ガラスが、Ｆｅ基、Ｃｏ基及びＮｉ基の何れかでなる金属ガラスであり、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＢ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃとの合金又は、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの何れかとＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆとの合金からなることを特徴とする、請求項９に記載のマイクロアクチュエータ。
【請求項１２】
前記請求項１〜１１の何れかに記載のマイクロアクチュエータの製造方法であって、
基板上に磁性金属ガラス薄膜のパターンをフォトレジストで形成する第１ステップと、
上記基板に上記磁性金属ガラス薄膜を形成する第２ステップと、
上記フォトレジストを剥離する第３ステップと、
上記基板の裏面にフォトレジストのパターンを形成する第４ステップと、
上記基板をエッチングする第５ステップと、
を含むことを特徴とする、マイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項１３】
前記第１ステップにおいて、前記基板上にリフトオフレジストを形成し、該リフトオフレジスト上にフォトレジストを形成することを特徴とする、請求項１２に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【請求項１４】
前記第５ステップにおいて、基板のエッチングを２回行うことを特徴とする、請求項１２に記載のマイクロアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁性アモルファス金属を用いたマイクロアクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｓｉ基板を加工し、Ｓｉ基板に設けたＳｉ薄膜からカンチレバーを形成することで圧力センサなどを作製する技術が知られている。これらのセンサはマイクロマシン(Micro Electro Mechanical System)と呼ばれている。半導体のプロセス技術の伸展に伴い加工寸法はナノメートル(nm)の領域になり、このようなマイクロマシンはナノマシン(Nano Electro Mechanical System)とも呼ばれている。
【０００３】
Ｓｉ薄膜を利用したカンチレバーなどの特性は、寸法以外はＳｉの有する弾性率などの機械的な物性特性で決まる。
【０００４】
従来、Ｓｉをマイクロマシンの材料として用いていたが、Ｓｉは結晶材料であり、さらにシリコン結晶の格子欠陥と転位とを有して衝撃に弱いため、マイクロマシンの構造が壊れる可能性があることが知られている。
【０００５】
Ｓｉに代えて、金属ガラスを用いたマイクロマシンが従来から知られている（特許文献１）。金属ガラス合金は、従来の非晶質合金では見られない過冷却液体領域ΔＴｘ（＝結晶化開始温度Ｔｘ以下、ガラス転移点温度Ｔｇ以上の温度範囲）を有し、温度がＴｇを超えると酸化物ガラスと同様に温度に比例して粘性が低下するので、過冷却液体状態の温度範囲で樹脂と同様な成形性で一様に変形させることができる性質を有している。
【０００６】
金属ガラスは従来の多結晶合金に比べ、優れた機械的特性と耐食性や電磁特性などの機能特性を有している。特に弾性係数が小さく、２％にも及ぶ弾性歪み限界を呈することから、様々な分野の高性能構造部品として期待されている。
【０００７】
特許文献１には、金属ガラスで構成したマイクロマシンが開示されている。金属ガラスを利用することで、材料強度や弾性歪み限界を向上させて、寿命を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−１５５３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されたマイクロマシンは金属ガラスの構成要素を利用しているが、金属ガラスを利用した構成要素を自ら動かすアクチュエータとして機能するようには構成されていない。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、磁性アモルファス金属で構成された可動部を有するマイクロアクチュエータを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の第１の構成は、ベースとこのベースに支持された可動部と可動部を駆動する駆動部とを備えたマイクロアクチュエータであって、上記可動部が磁性アモルファス金属で構成され、上記駆動部が上記可動部に磁界を与えることを特徴としている。
本発明において、アモルファス金属は、全体的に非平衡相或いは部分的に非平衡相を含む物質である。アモルファス金属として、所謂、金属ガラスを用いることができる。金属ガラスは２種以上の金属からなり、ガラス遷移温度と結晶化温度を有する非晶質つまりアモルファスからなる合金である。
アモルファス金属の「結晶化温度」とは、Differential scanning calorimeter（DSC）やDifferential thermo analysis（DTA）などの熱分析法の加熱過程で結晶化反応による発熱現象が始まる温度である。
本明細書で「金属ガラス」とは、ガラス遷移温度と結晶化温度を有するアモルファス金属として、金属をベースにした合金系である。磁気特性を持つ金属ガラスの主成分となる元素としては、Ｆｅ（鉄）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｃｏ（コバルト）等が上げられる。金属ガラスは、室温から８００℃近傍までの幅広いガラス遷移温度と結晶化温度を有している。本発明では、例えばＦｅを主成分とする金属ガラス合金をＦｅ基金属ガラス合金と呼ぶ。
金属ガラスでは、結晶化開始温度（Ｔｘ）とガラス遷移温度（Ｔｇ）との温度間隔ΔＴｘ（＝Ｔｘ−Ｔｇ）は、過冷却液体領域（ΔＴｘ）と呼ばれている。広い過冷却液体領域（ΔＴｘ）及び大きな換算ガラス化温度（Ｔｇ／Ｔ１）を有する金属ガラス合金は、結晶化に対する高い安定性を示して、大きな非晶質形成能を有することが知られている。Ｔ１は、金属ガラスの液相線温度である。非晶質形成能は、ガラス形成能（ＧＦＡ）とも呼ばれている。金属ガラス合金は、従来の非晶質合金のように薄帯、ファイバー、微粉末に限らず、金型鋳造法により直径又は厚さがｍｍオーダーのバルク状非晶質合金材をも作製することが可能である。
「ガラス遷移温度」とは、Differential scanning calorimeter（DSC）やDifferential thermo analysis（DTA）などの熱分析法で、加熱過程で固体から過冷却液体領域になるときの吸熱現象が始まる温度を示している。
ここで、過冷却液体領域（ΔＴｘ）とは結晶化に対する抵抗力、すなわち非晶質の安定性及び加工性を示すもので、例えば０．３Ｋ／秒の加熱速度で示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を行うことで得られるガラス遷移温度Ｔｇと結晶化温度Ｔｘの差で定義される値である。
なお、本発明では、磁性アモルファス金属として、金属ガラス以外に、過冷却液体領域を示さないアモルファス構造合金も使用可能である。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第２の構成は、表面側に一部を抉り取って凹部を形成したベースと、上記凹部で回転自在な可動部と、上記凹部で仮想の直線上に配置され一端部をベースに固定され他端部を可動部に固定された一対のトーションバーと、可動部に回転する力を与える駆動部と、を備え、可動部がトーションバーの幅よりも幅広に形成されたマイクロアクチュエータであって、上記一対のトーションバーと上記可動部とが磁性アモルファス金属で形成されており、上記駆動部が上記可動部に磁界を与えることで、上記可動部が回転することを特徴としている。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の第３の構成は、開口を有するベースとこの開口を塞ぐ可動部と可動部を駆動する駆動部とを備えたマイクロアクチュエータであって、上記可動部が磁性アモルファス金属の薄膜で形成されており、上記駆動部が上記薄膜に磁界を与えることで、上記開口を塞ぐ上記薄膜の形状が変形することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁性アモルファス金属で構成した可動部を駆動部からの磁界によって駆動することができる。駆動部を磁性アモルファス金属、例えば磁性金属ガラスで構成することで、シリコンで構成した可動部に比べて大きな変形量を達成でき、さらに強度も向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るマイクロアクチュエータを示す平面図、（Ｂ）は正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の第１適用例を示す斜視図である。
【図３】図２の第１適用例の応用例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態の第２適用例を示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態の第３適用例を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るマイクロアクチュエータを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の第１適用例を示す斜視図である。
【図８】本発明の第２実施形態の第２適用例を示す斜視図である。
【図９】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るマイクロアクチュエータを示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の第１適用例を示す斜視図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第３実施形態の第２適用例に係る可変コンデンサを模式的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ―Ｃ線断面図である。
【図１２】実施例のマイクロアクチュエータのトーションバー及び可動部の製造方法を示す図である。
【図１３】実施例のマイクロアクチュエータのトーションバーと可動部とを示す写真像である。
【図１４】実施例のマイクロアクチュエータのトーションバーと可動部とを示す写真像である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
【００１７】
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る磁性アモルファス金属を用いたマイクロアクチュエータについて説明する。図１（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る磁性アモルファス金属を用いたマイクロアクチュエータ１を示す平面図、（Ｂ）は正面図である。
【００１８】
マイクロアクチュエータ１は、ベース１０と、このベース１０に一端部を支持された可動部２０と、この可動部２０を駆動する駆動部３０と、を備えている。
【００１９】
ベース１０は、半導体、絶縁物、金属などからなる基板を用いることができる。半導体基板としてはシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。
【００２０】
可動部２０は、磁性を有するアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。この磁性アモルファス金属材料は、結晶金属に比べて、材料強度、弾性歪み限界、耐腐食性がそれぞれ優れている。
【００２１】
本実施形態では、可動部２０はバー状に形成されており、その一端部がベース１０に固定されている。
【００２２】
駆動部３０は、可動部２０に磁界を与えることで可動部２０を駆動するもので、例えば電磁石を用いることができる。本実施形態では、電磁石が可動部２０の下方に配置されている。
【００２３】
このような構成で、電磁石からの磁界が無い場合は、可動部２０が横方向に真っ直ぐに延びた当初の姿勢を維持する。そして、電磁石からの磁界を可動部２０に与えると、可動部２０の磁性特性に基づいて、特に可動部２０に移動する力が生じる。つまりローレンツ力が生じる。この力によって可動部２０が曲がり、可動部２０と電磁石との距離が変わる。例えば磁界の方向が上向きであれば、一点鎖線Ａ１で示すように可動部２０はエアギャップＧが狭くなるように曲がり、下向きであれば、一点鎖線Ａ２で示すように可動部２０はエアギャップＧが広くなるように曲がる。また、磁界の強度の変化によって、可動部２０の曲がり角度を変えることができる。
【００２４】
［第１実施形態の適用例１］
図２は本発明の第１実施形態の第１適用例を示す斜視図であり、具体的にはスイッチ装置１Ａを示している。スイッチ装置１Ａは、ベース１０と、このベース１０に一端部を支持されたカンチレバー２０Ａと、このカンチレバー２０Ａを駆動する駆動部３０と、電気配線４０と、を備えている。なお、図のベース１０と電気配線４０とは一部だけを表し、全体表示を省略している。電気配線４０は例えば高周波の信号を伝送する伝送路としてもよい。
【００２５】
カンチレバー２０Ａは、長手方向に伸びたバー状の本体部２１と、本体部２１の先端部に設けられた幅広部２２と、から構成されている。幅広部２２は本体部２１より幅広の平板状に形成されている。カンチレバー２０Ａは、磁性アモルファス金属材料で構成されている。なお、幅広部は、後述する駆動部３０を駆動させた際の磁界が多く横切るように、その面の向きが選定されている。
【００２６】
電気配線４０は、第１電線部４１と第２電線部４２とを備えている。第１電線部４１と第２電線部４２とは電気的に接続しておらず、第１電線部４１の端部４１Ａと第２電線部４２の端部４２Ａとが距離を置いて離れている。第１電線部４１と第２電線部４２とが電気的に接続されていないスイッチｏｆｆ状態では、電流Ｉは電気配線４０を流れない。第１電線部４１の端部４１Ａと第２電線部４２の端部４２Ａとの距離Ｄ１は、カンチレバー２０Ａの幅広部２２の幅Ｄ２よりも狭く設定されている。以下、第１電線部４１の端部４１Ａと第２電線部４２の端部４２Ａとの間を断線部４３と呼ぶ。断線部４３は、カンチレバー２０Ａが自然状態で横方向に延びた状態で、カンチレバー２０Ａの幅広部２２より下方の離れた位置に設けられる。
【００２７】
上記構成において、駆動部３０としての電磁石からの磁界が無い場合は、カンチレバーは真っ直ぐに延びて、その先端部の幅広部２２が断線部４３の上方へ距離を置いて位置する。この状態では、スイッチはｏｆｆ状態である。そして、電磁石からの磁界を幅広部２２及びカンチレバー本体部２１にかけると、カンチレバー２０Ａを構成する材料の磁性特性に基づいてカンチレバー２０Ａが曲がる。このとき、カンチレバー２０Ａの幅広部２２が断線部４３を覆う。つまり、カンチレバー２０Ａの幅広部２２が第１電線部４１の端部４１Ａと第２電線部４２の端部４２Ａとにそれぞれ接触する。これにより、第１電線部４１と第２電線部４２とが電気的に接続されたスイッチｏｎ状態になって、電気配線４０を電流Ｉが流れる。このようなマイクロアクチュエータは高周波信号を断線するスイッチとして使用できる。
【００２８】
［第１実施形態の適用例１の応用例］
図３は本発明の第１適用例の応用例を示す斜視図である。適用例１と同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。図３のスイッチ装置１Ｂは、ベース１０と、このベース１０に一端部を支持された２本のカンチレバー２０Ａ，２０Ａと、各カンチレバー２０Ａ，２０Ａを駆動する駆動部３０，３０と、２本の電気配線４０，４０と、を備えている。なお、図のベース１０と電気配線４０，４０とは一部だけを表し、全体表示を省略している。
図示例の各カンチレバー２０Ａ，２０Ａの基端部は互いに連結されているが、連結されずにそれぞれベース１０に固定されてもよい。
【００２９】
この構成において、電磁石からの磁界が無い場合は、各カンチレバー２０Ａ，２０Ａは真っ直ぐに延びて、それらの先端部の幅広部２２が断線部４３より上方へ距離を置いて位置する。この状態では、各スイッチはｏｆｆ状態である。そして、何れかの電磁石からの磁界を対応するカンチレバー２０Ａにかけると、カンチレバー２０Ａを構成する材料の磁性特性に基づいてカンチレバー２０Ａが曲がり、カンチレバー２０Ａの幅広部２２が第１電線部４１の端部４１Ａと第２電線部４２の端部４２Ａとにそれぞれ接触する。これにより、第１電線部４１と第２電線部４２とが電気的に接続されたスイッチｏｎ状態になって、電気配線４０を電流Ｉが流れることが可能になる。応用例では、各電磁石の起電力を変えることで、各電気配線４０，４０のスイッチ状態を切り替えることができる。
【００３０】
［第１実施形態の適用例２］
図４は本発明の第１実施形態の第２適用例を示す斜視図であり、具体的には可動ミラー装置１Ｃを示している。
可動ミラー装置１Ｃは、ベース１０と、このベース１０に一端部を支持されたカンチレバー２０Ｃと、このカンチレバー２０Ｃを駆動する駆動部３０と、を備えている。なお、図のベース１０は一部だけを表し、全体表示を省略している。
【００３１】
カンチレバー２０Ｃは、長手方向に伸びたバー状の本体部２１と、本体部２１の先端部に設けられ反射部２３とから構成されている。反射部２３は本体部２１より幅広の平板状に形成されている。カンチレバー２０Ｃは、磁性アモルファス金属材料で構成されている。
【００３２】
反射部２３の上面には支持層２４が積層されている。反射部２３は、上面へ向けて入射する光を反射する。反射する光の範囲は、支持層２４の材料によって選定される。例えば、支持層２４が金であれば可視光を効率良く反射し、アルミニウムであれば赤外光を効率良く反射する。
なお、駆動部３０を駆動させた際の磁界が反射部２３の面を多く横切るように、反射部２３の面の向きが選定されている。反射部２３の裏面には反射部２３を保形するために形状維持部２３Ａが設けられている。本実施形態では、軽量化のために反射部２３の裏面の一部だけに形状維持部２３Ａが設けられている。具体的には、反射部２３の裏面が一部露呈するよう、例えば模様のパターンを呈するように、シリコンの形状維持部２３Ａが反射部２３の裏面に形成されている。
【００３３】
この構成において、カンチレバー２０Ｃの反射部２３に入射した光は反射する。そして、電磁石からの磁界を反射部２３及びカンチレバー本体部２１に与えると、カンチレバー２０Ｃを構成する材料の磁性特性に基づいてカンチレバー２０Ｃが曲がる。このとき、例えばカンチレバー２０Ｃの反射部２３の傾きを変えることで光の反射方向を変え、または光の入射位置から外れるように反射部２３を移動させることで光の反射を行わないように、可動ミラー装置１Ｃを機能させることができる。
【００３４】
［第１実施形態の適用例３］
図５は本発明の第１実施形態の第２適用例を示す斜視図であり、具体的には可変コンデンサ１Ｄを示している。
可変コンデンサ１Ｄは、ベース１０と、このベース１０に一端部を支持された可動電極部２０Ｄと、この可動電極部２０Ｄを駆動する駆動部３０と、可動電極部２０Ｄと距離を置いて設けられた固定電極部２５と、を備えている。なお、図のベース１０は一部だけを表し、全体表示を省略している。
【００３５】
可動電極部２０Ｄは、バー状に形成された棒状部２６と、棒状部２６の先端部に設けられた電極本体部２７とから構成されている。電極本体部２７は棒状部２６より幅広の平板状に形成されている。この可動電極部２０Ｄは、磁性アモルファス金属材料で構成されている。
【００３６】
電極本体部２７の裏面には形状維持部２８が形成されている。本実施形態では、軽量化のために電極本体部２７の裏面の一部だけに形状維持部２８が設けられている。具体的には、電極本体部２７の裏面が一部露呈するよう、例えば模様のパターンを呈するように、シリコンの形状維持部２７が電極本体部２７の裏面に形成されている。電極本体部２７は、固定電極部２５と対向するように配設されている。
なお、駆動部３０を駆動させた際の磁界が電極本体部２７の面を多く横切るように、電極本体部２７面の向きが選定されている。
【００３７】
固定電極部２５と可動電極部２０Ｄとを通電すると、電荷を蓄積することができる。そして、電磁石からの磁界を電極本体部２７及び棒状部２６に与えると、可動電極部２０Ｄを構成する材料の磁性特性に基づいて棒状部２６が曲がり、固定電極部２５と可動電極部２０Ｄとの間のエアギャップの距離が変わり、当該コンデンサの静電容量を変えることができる。
【００３８】
［第２実施形態］
本発明による第２の実施の形態に係るマイクロアクチュエータについて説明する。図６（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るマイクロアクチュエータ２を模式的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ―Ａ線断面図である。
【００３９】
マイクロアクチュエータ２は、ベース２１０と、一対のトーションバー２２０，２２０と、可動部２３０と、駆動部２４０と、を備えている。
【００４０】
ベース２１０は、半導体、絶縁物、金属などからなる基板を用いることができる。半導体基板としてはシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。本実施形態のベース２１０は、表面側に一部をくり抜いて凹部２１１が形成されている。
【００４１】
一対のトーションバー２２０，２２０は可動部２３０を支持する。各トーションバー２２０，２２０の一端部がベース２１０に固定され、他端部が可動部２３０に固定されている。一方のトーションバー２２０の長手方向の仮想延長線上に、他方のトーションバー２２０が配設されている。本実施形態では、一対のトーションバー２２０，２２０は磁性を有するアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。
【００４２】
可動部２３０は輪郭を例えば四角状の薄板に形成されている。図示するように、薄板の各辺Ｓ１，Ｓ２はトーションバー２２０の幅Ｗ３よりも広く設定されている。可動部２３０は磁性特性を持つアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。本実施形態では、可動部２３０は一対のトーションバー２２０，２２０と一体に形成されている。なお、後述する駆動部２３０を駆動させた際の磁界が可動部２３０の面を多く横切るように、可動部２３０の面の向きが選定されている。可動部２３０の裏面には可動部２３０を保形するために形状維持部２９０が設けられている。本実施形態では、軽量化のために可動部２３０の裏面の一部だけに形状維持部２９０が設けられている。具体的には、可動部２３０の裏面が一部露呈するよう、例えば模様のパターンを呈するように、シリコンの形状維持部２９０が可動部２３０の裏面に形成されている。
【００４３】
駆動部２４０は、可動部２３０に磁界を与えることで可動部２３０を駆動する。本実施形態では、電磁石が可動部２３０の下方、具体的にはベース２１０の凹部２１１の底部から下方へ距離を置いた位置に配置されている。
【００４４】
このような構成では、電磁石からの磁界によって可動部２３０が回転する。磁界の強度の変化によって、可動部２３０の回転角度を変えることができる。
【００４５】
上記構成において、電磁石からの磁界が無い場合は、可動部２３０は、その面の方向を当初の向きのまま姿勢を維持する。電磁石からの磁界を可動部２３０に与えると、可動部２３０の構成材料の磁性特性に基づいて、特に可動部２３０に移動する力が生じる。つまりローレンツ力が生じる。この可動部２３０に働く力によってトーションバー２２０，２２０がねじれて、可動部２３０が回転する。また、磁界の方向が上向き（Ｚ方向）と下向き（−Ｚ方向）とに変わると、可動部２３０の回転方向が変わる。
【００４６】
［第２実施形態の適用例１］
図７は本発明の第２実施形態の第１適用例を示す斜視図であり、具体的には可動ミラー装置２Ａを示している。第２実施形態と同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する。可動ミラー装置２Ａは、ベース２１０と、一対のトーションバー２２０と、反射部２３０Ａと、駆動部２４０と、を備えている。
【００４７】
反射部２３０Ａは輪郭を例えば四角状の薄板に形成されている。図示するように、反射部２３０Ａはトーションバー２２０の幅よりも広く設定されている。反射部２３０Ａは一対のトーションバー２２０と一体に磁性特性を持つアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。反射部２３０Ａの上面には支持層２３５が積層されている。反射部２３０Ａが反射する光の範囲は、支持層２３５の材料によって選定される。例えば、支持層２３５が金であれば可視光を効率よく反射し、アルミニウムであれば赤外光を効率よく反射する。
なお、駆動部２４０を駆動させた際の磁界が反射部２３０Ａの面を多く横切るように、反射部２３０Ａの面の向きが選定されている。反射部２３０Ａの裏面には反射部２３０Ａを保形するために形状維持部２９１が設けられている。本実施形態では、軽量化のために反射部２３０Ａの裏面の一部だけに形状維持部２９１が設けられている。具体的には、反射部２３０Ａの裏面が一部露呈するよう、例えば模様のパターンを呈するように、シリコンの形状維持部２９１が反射部２３０Ａの裏面に形成されている。
【００４８】
上記構成において、反射部２３０Ａに入射した光は反射する。そして、電磁石からの磁界を反射部２３０Ａにかけると、反射部２３０Ａを構成する材料、つまり磁性アモルファス金属の磁性特性に基づいて反射部２３０Ａが一対のトーションバー２２０，２２０を軸として回転する。このとき、例えば反射部２３０Ａの傾きを変えることで光の反射方向を変えることができる。
【００４９】
［第２実施形態の適用例２］
図８は本発明の第２実施形態の第２適用例を示す斜視図であり、具体的には可変コンデンサ２Ｂを示している。第２実施形態の構成と同様の構成には同じ符号を付して、その説明を省略する。
可変コンデンサ２Ｂは、ベース２１０と、一対のトーションバー２２０，２２０と、可動電極部２５０と、可動電極部２５０と距離を置いて設けられた固定電極部２６０と、駆動部２４０と、を備えている。
【００５０】
可動電極部２５０は輪郭を四角状の薄板に形成されている。図示するように、薄板の各辺Ｓ３，Ｓ４はトーションバー２２０の幅Ｗ３よりも広く設定されている。本実施形態では、可動電極部２５０は一対のトーションバー２２０と一体に磁性特性を持つアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで形成されている。
【００５１】
可動電極部２５０の裏面には可動電極部２５０を保形するために形状維持部２５５が設けられている。本実施形態では、軽量化のために可動電極部２５０の裏面の一部だけに形状維持部２５５が設けられている。具体的には、可動電極部２５０の裏面が一部露呈するよう、例えば模様のパターンを呈するように、シリコンの形状維持部２５５が可動電極部２５０の裏面に形成されている。
なお、駆動部２４０を駆動させた際の磁界が可動電極部２５０の面を多く横切るように、可動電極部２５０の面の向きが選定されている。
【００５２】
このような構成において、固定電極部２６０と可動電極部２５０とを通電すると、電荷を蓄積することができる。そして、電磁石からの磁界を可動電極部２５０にかけると、可動電極部２５０の構成材料の磁性特性に基づいて可動電極部２５０が各トーションバー２２０を軸に回転する。その結果、固定電極部２６０と可動電極部２５０との間のエアギャップの距離が変わり、当該コンデンサの静電容量を変えることができる。
【００５３】
［第３実施形態］
本発明による第３の実施の形態に係るマイクロアクチュエータについて説明する。図９（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るマイクロアクチュエータ３を模式的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ―Ｂ線断面図である。マイクロアクチュエータ３は、ベース３１０と、可動部３２０と、駆動部３３０と、を備えている。
【００５４】
ベース３１０は、半導体、絶縁物、金属などからなる基板を用いることができる。半導体基板としてはシリコン（Ｓｉ）を用いることができる。本実施形態のベース３１０は、表面側に一部をくり抜いて凹部３１１が形成されている。
【００５５】
可動部３２０は、薄膜に形成され、ベース３１０の凹部３１１を塞ぐようベース３１０に取り付けられている。本実施形態では、可動部３２０は磁性を有するアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。
【００５６】
駆動部３３０は、可動部３２０に磁界を与えることで可動部３２０を駆動する。駆動部３３０としては、電磁石を用いることができる。本実施形態では、電磁石が可動部３２０より上方の離れた位置に設けられている。
【００５７】
このような構成では、電磁石からの磁界が無い場合は、可動部３２０はその形態を維持する。そして、電磁石からの磁界を可動部３２０にかけると、可動部３２０の構成材料の磁性特性に基づいて、特に可動部３２０に動きを与えることができる。
【００５８】
［第３実施形態の適用例１］
図１０は本発明の第３実施形態の第１適用例を示す斜視図であり、具体的にはポンプ装置３Ａを示している。第３実施形態と同様の構成には同じ符号を付して、説明を省略する。
【００５９】
ポンプ装置３Ａは、ベース３１０と、ダイヤフラム３２０Ａと、駆動部３３０と、を備えている。
【００６０】
ベース３１０の上面には凹部３１１が形成され、この凹部３１１の底部３１２には開口３１３が形成されている。さらに、この凹部３１１によって画成される領域（以下、貯蔵スペース３１５と呼ぶ。）へ液体を導く第１流路３１６と、貯蔵スペース３１５から液体を排出する第２流路３１７とが接続されている。
【００６１】
ダイヤフラム３２０Ａは薄膜に形成され、ベース３１０の開口３１３を塞ぐようベース３１０に取り付けられている。本実施形態では、ダイヤフラム３２０Ａは磁性を有するアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。
【００６２】
駆動部３３０は、ダイヤフラム３２０Ａから上方へ距離を置いた位置に設けられている。
【００６３】
このような構成では、電磁石からの磁界が無い場合は、ダイヤフラム３２０Ａはその形態を維持する。そして、電磁石からの磁界をダイヤフラム３２０Ａにかけると、ダイヤフラム３２０Ａの構成材料の磁性特性に基づいて、ダイヤフラム３２０Ａに動きを与えることができる。つまりローレンツ力が生じて、薄膜状のダイヤフラム３２０Ａが変形することで、第１流路３１６から貯蔵スペース３１５へ液体を導き、さらに貯蔵スペース３１５から第２流路３１７へ液体を送り出すことができる。
【００６４】
［第３実施形態の適用例２］
図１１（Ａ）は本発明の第３実施形態の第２適用例に係る可変コンデンサ３Ｂを模式的に示す平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ―Ｃ線断面図である。第３実施形態と同様の構成には同じ符号を付して、その説明を省略する。
【００６５】
可変コンデンサ３Ｂは、ベース３１０と、可動電極部３２０Ｂと、可動電極部３２０Ｂと距離を置いて設けられた固定電極部３４０と、駆動部３３０と、を備えている。
【００６６】
ベース３１０には、表面の一部がくり抜かれて凹部３１１が形成されている。
【００６７】
可動電極部３２０Ｂは薄膜に形成され、ベース３１０の凹部３１１を塞ぐようベース３１０に取り付けられている。本実施形態では、可動電極部３２０Ｂは磁性を有するアモルファス金属、例えばＦｅ基金属ガラスで構成されている。
【００６８】
固定電極部３４０は、例えばベース３１０の凹部３１１の底に設けられている。
【００６９】
駆動部３３０は、可動電極部３２０Ｂの下方、図示例ではベース３１０の底部の下方から下方へ距離を置いた位置に設けられている。
【００７０】
このような構成において、固定電極部３４０と可動電極部３２０Ｂとを通電すると、電荷を蓄積することができる。そして、電磁石からの磁界を可動電極部３２０Ｂにかけると、可動電極部３２０Ｂの磁性特性に基づいて可動電極部３２０Ｂが動く。例えば一部が固定電極部３４０側へ膨らむ。その結果、固定電極部３４０と可動電極部３２０Ｂとの間のエアギャップの体積が変わり、当該コンデンサの静電容量を変えることができる。
【００７１】
次に、本発明を実施例を用いてさらに詳細に説明する。
［実施例］
第２実施形態の第１適用例の実施例について説明する。ベースをＳｉで構成し、トーションバーと可動部とを金属ガラスＦｅ７６Ｓｉ９Ｂ１０Ｐ５で構成した。図１２はマイクロアクチュエータのトーションバーと可動部との製造方法を示している。
【００７２】
第１ステップでは、図１２（Ａ）に示すように、シリコン基板上にリフトオフレジストＰＲ１とフォトレジストＰＲ２とを使用して、アモルファス金属フィルム用のパターンを形成する。
【００７３】
第２ステップでは、図１２（Ｂ）に示すように、シリコン基板上にスパッタリング処理を行う。以下の表１にスパッタリング条件を示す。
【表１】
0005935099.tif 000002
下記に、製膜した磁性金属ガラスの特性を示す
【表２】
0005935099.tif 000003
【００７４】
第３ステップでは、図１２（Ｃ）に示すように、剥離を行う。このとき、レジスト剥離液としてＭＳ２００１を使用した。
【００７５】
第４ステップでは、図１２（Ｄ）に示すように、シリコン基板の裏面に、シリコンエッチング用のレジストＰＦ３を塗布する。
【００７６】
第５ステップでは、２回のシリコンエッチングを行う。図１２（Ｅ）は１回目のシリコン基板裏面のシリコンエッチングを、図１２（Ｆ）は２回目を示している。
【００７７】
図１３はこのように構成されたトーションバーを示す像である。下記の表３は図１３の製法によって製造した可動部とトーションバーのサイズを示している。
【表３】
0005935099.tif 000004
【００７８】
図１４は本実施例１のミラーの回転状態を示している。この図からわかるように、本発明では、ミラーが１００°以上回転することができた。
【００７９】
［その他の実施形態］
金属アモルファスとして、上記組成に加えて、強磁性金属（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）と半金属（Ｂ，Ｐ，Ｓｉ，Ｃ）との合金、或いは強磁性金属（Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ）とＩＶａ属（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｒ）との合金とを利用することができる。
また、可動部や可動電極部を駆動する駆動部は、電磁石に代えて、永久磁石、さらに電磁石と永久磁石との組み合わせでも良い。
可動部や可動電極部などの輪郭形状、厚みや寸法の比率は図示例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００８０】
１，２，３                マイクロアクチュエータ
１Ａ，１Ｂ                スイッチ装置
１Ｃ，２Ａ                可動ミラー装置
１Ｄ，２Ｂ，３Ｂ          可変コンデンサ
３Ａ                      ポンプ装置
１０，２１０，３１０      ベース
２０，２３０，３２０      可動部
２０Ａ，２０Ｂ            カンチレバー
２０Ｄ，２５０，３２０Ｂ  可動電極部
２１                      本体部
２２                      幅広部
２３，２３０Ａ            反射部
２３Ａ，２８，２５５，２９１  形状維持部
２４，２５５        支持層
２５，２６０，３４０      固定電極部
２６                      棒状部
２７                      電極本体部
３０，２４０，３３０      駆動部
４０                      電気配線
４１                      第１電線部
４２                      第２電線部
４３                      断線部
２１１，３１１            凹部
２２０                    トーションバー
３１２                    底部
３１３                    開口
３１５                    貯蔵スペース
３１６                    第１流路
３１７                    第２流路
３２０Ａ                  ダイヤフラム
【図１】
0005935099.tif 000005
【図２】
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【図３】
0005935099.tif 000007
【図４】
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【図５】
0005935099.tif 000009
【図６】
0005935099.tif 000010
【図７】
0005935099.tif 000011
【図８】
0005935099.tif 000012
【図９】
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【図１０】
0005935099.tif 000014
【図１１】
0005935099.tif 000015
【図１２】
0005935099.tif 000016
【図１３】
0005935099.tif 000017
【図１４】
0005935099.tif 000018