(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小電気機械システムを製造する微小電気機械システム製造方法において、
微小電気機械システムの機能層を保持する機能層保持部分及びこれを支持するフレームからなる構造体を成形する金型に対し、機能層及び離型層を印刷形成したフィルムを位置決めして圧着する工程と、
前記金型と前記フィルムの間に充填された樹脂を硬化させる工程と、
前記フィルムを金型から剥離することにより、前記離型層により、前記機能層を前記金型内で硬化した前記樹脂の内部に転写させ、前記機能層保持部分に保持させる工程とからなる、微小電気機械システム製造方法。
【請求項２】
微小電気機械システムを製造する微小電気機械システム製造方法において、
微小電気機械システムの機能層保持部分及びこれを支持するフレームからなる構造体を成形する金型に紫外線硬化型樹脂を注入する工程と、
前記金型に対し、機能層及び離型層を印刷形成したフィルムを位置決めし、前記紫外線硬化型樹脂が注入された前記金型に圧着させる工程と、
前記紫外線硬化型樹脂に紫外線を照射して硬化させる工程と、
前記フィルムを金型から剥離することにより、前記離型層により、前記機能層を前記金型内で硬化した樹脂の内部に転写させ、前記機能層保持部分に保持させる工程とからなる、微小電気機械システム製造方法。
【請求項３】
微小電気機械システムを製造する微小電気機械システム製造方法において、
微小電気機械システムの機能層保持部分及びこれを支持するフレームからなる構造体を成形する金型に熱硬化型樹脂を注入する工程と、
前記金型に対し、機能層及び離型層を印刷形成したフィルムを位置決めし、前記熱硬化型樹脂が注入された前記金型に圧着させる工程と、
前記金型を加熱して前記熱硬化型樹脂を硬化させる工程と、
前記フィルムを金型から剥離することにより、前記離型層により、前記機能層を前記金型内で硬化した樹脂の内部に転写させ、前記機能層保持部分に保持させる工程とからなる、微小電気機械システム製造方法。
【請求項４】
微小電気機械システムを製造する微小電気機械システム製造方法において、
微小電気機械システムの機能層保持部分及びこれを支持するフレームからなる構造体を成形する金型を、固定側の射出成形金型にセットする工程と、
前記構造体を成形する金型に対し、機能層及び離型層が断続的に形成されたフィルムを送り出して位置決めする工程と、
前記固定側射出成形金型に対し可動側射出成形金型を押圧させ、前記射出成形金型を型締めする工程と、
前記固定側の射出成形金型の注入口から溶融した熱可塑性樹脂を注入し、前記構造体を成形する金型に熱可塑性樹脂を充填させる工程と、
前記熱可塑性樹脂を冷却して硬化させる工程と、
前記可動側射出成形金型を前記固定側射出成形金型から分離する工程と、
前記フィルムを該固定側射出成形金型から剥離することにより、前記離型層により、前記機能層を前記金型内で硬化した樹脂の内部に転写させ、前記機能層保持部分に保持させる工程と、
該樹脂を前記固定側の射出成形金型から排出する工程とからなる、微小電気機械システム製造方法。
【請求項５】
前記離型層としてシリコーン樹脂などの撥水性の樹脂を使用とした請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微小電気機械システム製造方法。
【請求項６】
前記離型層に溶剤に溶解する樹脂又は、無機物を使用し、前記フィルムを前記金型から剥離する際、前記溶剤に浸漬させるようにした請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の微小電気機械システム製造方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の微小電気機械システム製造方法に使用される金型であって、
前記微小電気機械システムの機能層保持部分に対応して樹脂が充填される第１の凹部、
該第１の凹部の外周に設けられた第１の凸部、
該第１の凸部の外周であって、充填された樹脂により前記微小電気機械システムのフレームを形成する第２の凹部と、
該第２の凹部の外周に設けられた第２の凸部と、
前記第１の凸部に設けられた凹部であって、充填された樹脂により前記第１の凹部と第２の凹部に充填された樹脂を連結させる第３の凹部を備えた金型。
【請求項８】
前記第１の凸部及び第２の凸部の外縁及び内縁を刃状とした請求項７に記載の金型。
【請求項９】
前記第３の凹部を、ジグザグ状とした請求項７または８に記載の金型。
【請求項１０】
前記第３の凹部を、複数の帯状とした請求項７または８に記載の金型。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の金型を組み合わせた金型集合体であって、前記金型を縦横複数に配列した金型集合体。
【請求項１２】
前記第２の凸部の高さを調節し、この部分の薄い樹脂層で各微小電気機械システムが連結された状態で金型集合体から取り出せるようにした請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の金型。
【請求項１３】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の微小電気機械システム製造方法に使用されるフィルムであって、
前記微小電気機械システムの前記機能層と前記離型層が、スクリーン印刷、凸版印刷あるいはクラビア印刷によりフィルム本体にパターン塗布されたフィルム。
【請求項１４】
請求項１３記載のフィルムであって、前記機能層が、中間層を介してフィルム本体にパターン塗布されたフィルム。
【請求項１５】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の微小電気機械システム製造方法に使用されるフィルムであって、
前記微小電気機械システムの前記機能層が半導体基板をエッチングすることにより製造されたものであり、前記離型層及び接着層がスクリーン印刷、凸版印刷あるいはクラビア印刷により、フィルム本体にパターン塗布されているとともに、前記機能層が前記接着層を介して前記離型層に貼着されているフィルム。
【請求項１６】
微小電気機械システムであって、
機能層と、
前記機能層を保持する機能層保持部分であって、樹脂によって形成された機能層保持部分と、
前記機能層保持部分を支持するフレームであって樹脂によって形成されたフレームと、
前記機能層保持部分と前記フレームを連結する連結部であって、樹脂によって形成された連結部と、
を具え、前記機能層保持部、前記フレームおよび前記連結部が一体に形成された微小電気機械システム。
【請求項１７】
前記連結部が、前記機能層の電極層の部分に連結されている請求項１６に記載の微小電気機械システム。
【請求項１８】
前記連結部は、前記機能層保持部分が前記フレームに対し所定のストロークでバネ変形させるよう構成されている請求項１６または１７に記載の微小電気機械システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（以下、「ＭＥＭＳ」とも称する。）を低コストでしかも高効率で製造する製造方法、その際使用する金型、フィルムなどの製造装置、そして、これらにより製造される微小機械システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＭＥＭＳは成膜装置・露光装置・エッチング装置などの半導体製造プロセスを用いて製造している。
一般的なＭＥＭＳの製造方法は、下記特許文献１、２にみられるように、半導体製造設備を使用して、シリコーンやシリカなどのウエハ表面や裏面にリソグラフィ工程で有機物または無機物のパターンを作成し、その表面や裏面に形成されたパターンを保護層としてエッチングすることにより構造体を形成している。これら一連の構造体の形成工程を複数回行った後に、電気的接点あるいは静電アクチュエータとして機能する電極層、圧電層、マイクロコイルなどを磁性層からなる高誘電体層、熱変形層、発光素子層などを形成し、こうしたＭＥＭＳを合成樹脂等のフィルム等の表面に組み合わせることにより、様々な機能を有するフレキシブルシートを実現することができる。【０００３】
製造コストを低減するため、ウエハサイズを大口径化し、ウエハ当たりから製造できるＭＥＭＳデバイス数を可能な限り多くしているが、従来のＭＥＭＳ製造工程は、上述のように、多くの製造工数と製造装置を必要とし、とくに成膜工程やエッチング工程は、真空雰囲気内で処理する必要があることから、プロセスコストが非常に高くなり、ＭＥＭＳデバイスの製造コストの低減を阻む大きな要因になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３３２３９１号公報
【特許文献２】特許第３５８８６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は、真空プロセス工程やリソグラフィ工程を必要とせず、微細構造体が刻まれた金型を用いて、工数の少ない成形工程で、精度の高いＭＥＭＳを大量に製造可能とすることを目的としており、例えば、レンズ等が一体成形された光ＭＥＭＳや、エネルギー発電用のＭＥＭＳ、加速度センサー、インクジェットノズルなど使用されるＭＥＭＳにおいて、従来の製造方法と比較して、製造コストを抜本的に低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、本発明の微小電気機械システム製造方法は、微小電気機械システムの機能層を保持する機能層保持部分及びこれを支持するフレームからなる構造体を成形する金型に対し、機能層及び離型層を印刷形成したフィルムを位置決めして圧着する工程と、前記金型と前記フィルムの間に充填された樹脂を硬化させる工程と、前記フィルムを金型から剥離することにより、前記離型層により、前記機能層を前記金型内で硬化した前記樹脂の内部に転写させ、前記機能層保持部分に保持させる工程とからなる。
【０００７】
この樹脂としては、紫外線硬化型樹脂、熱硬化型樹脂、熱可塑性樹脂を使用することができる。【０００８】
また、上記微小電気機械システム製造方法に使用される金型は、前記微小電気機械システムの機能層保持部分に対応して樹脂が充填される第１の凹部、該第１の凹部の外周に設けられた第１の凸部、該第１の凸部の外周であって、充填された樹脂により前記微小電気機械システムのフレームを形成する第２の凹部と、該第２の凹部の外周に設けられた第２の凸部と、前記第１の凸部に設けられた凹部であって、充填された樹脂により前記第１の凹部と第２の凹部に充填された樹脂を連結させる第３の凹部を備えている。【０００９】
この金型は、前記第１の凸部及び第２の凸部の外縁及び内縁を刃状としたり、前記第３の凹部を、ジグザグ状や複数の帯状としてもよい。【００１０】
また、これらの金型を縦横複数に配列して金型集合体に構成してもよいし、その際、前記第２の凸部の高さを調節し、この部分の薄い樹脂層で各ＭＥＭＳが連結された状態で金型集合体から取り出せるようにしてもよい。【００１１】
また、上記微小電気機械システム製造方法に使用されるフィルムは、前記微小電気機械システムの機能層と前記剥離層が、スクリーン印刷、凸版印刷あるいはクラビア印刷によりフィルム本体にパターン塗布されたフィルムとする。【００１２】
このフィルムは、機能層が、中間層を介してフィルム本体にパターン塗布されたフィルムとしてもよいし、機能層が半導体基板をエッチングすることにより製造されたものであり、前記剥離層及び接着層がスクリーン印刷、凸版印刷あるいはクラビア印刷により、フィルム本体にパターン塗布されているとともに、前記機能層が前記接着層を介して前記剥離層に貼着されているフィルムとしてもよい。
また、離型層として、シリコーン樹脂などの撥水性の樹脂に加え、溶媒（水、エタノールイソプルアルコール、アセトン、トルエン、酢酸エチル、ヘキサン、塩化メチルケトンなど）に溶解する有機膜（レジスト、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂など）を使用して、フィルムを金型から剥離する際、全体を溶剤に浸漬させるようにしてもよい。【００１３】
また、上記微小電気機械システム製造方法により製造される微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）は、該微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）の機能層が、前記機能層保持部分に充填された樹脂で保持されるとともに、該機能層保持部分に充填された樹脂と、該機能層保持部分を支持する前記フレームの樹脂部分とが、樹脂により一体的に連結されているものである。
その際、前記機能層保持部分と前記フレームとの連結部が、前記機能層の電極層の部分に形成されているようにしてもよいし、前記機能層保持部分に前記フレームに対し所定のストロークでバネ変形する構造としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の微小電気機械システム製造方法によれば、真空プロセスや多くの製造工程を省略することができるため、ＭＥＭＳ製造コストを大幅に減少させることができる。また、以前までの半導体プロセスを用いたＭＥＭＳ製造工程では、光学レンズとＭＥＭＳを融合したデバイスの作製は多くの工程を必要とし、半導体工程を採用したレンズの作製では、非球面レンズ等の作製が非常に困難になるという問題が発生していた。
本発明の微小電気機械システム製造方法、及び金型、フィルムを使用すると、合成樹脂を利用した圧縮成形、射出成形、トランスファー成形などの一般的な樹脂成形により、例えば、光学平面とＭＥＭＳデバイスが一体化した光ＭＥＭＳ等多機能のＭＥＭＳを成形だけで一括形成することができる。
そのため、これまで製造コストなどで組み入れることができなかったＬＥＤなどの照明の前方にＭＥＭＳデバイスを組み合わせることにより、点光源のＬＥＤとＭＥＭＳミラーにより照明、自動車のヘッドライトなどさまざまな照明機器への適用が可能になる。
さらに、人感センサーを組み合わせることにより熱源が発生する箇所にのみ集中的に照明をあてるなどの省エネ照明などが実現可能になる。また、既存の発電ＭＥＭＳや加速度センサーなど公知になっているＭＥＭＳデバイスへ適用した場合でも、同様に製造コストを飛躍的に減少できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法の初期状態（ａ）を示す図。
【図２】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法の溶融樹脂充填工程（ｂ）を示す図。
【図３】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法のフィルム圧着工程（ｃ）を示す図。
【図４】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法のフィルム剥離工程（ｄ）を示す図。
【図５】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法の硬化樹脂取り出し工程（ｅ）を示す図。
【図６】紫外線硬化型樹脂を使用した実施例１の微小電気機械システム製造方法により完成したＭＥＭＳの例（ｆ）を示す図。
【図７】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法の初期状態（ａ）を示す図。
【図８】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法のフィルムインサート工程（ｂ）を示す図。
【図９】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法の型締め工程（ｃ）を示す図。
【図１０】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法の溶融樹脂充填工程を示す図。
【図１１】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法の型開き工程（ｅ）を示す図。
【図１２】熱可塑性樹脂を使用した実施例２の微小電気機械システム製造方法のＭＥＭＳ分離工程（ｆ）を示す図。
【図１３】片側のみの接続部で連結したＭＥＭＳの例
【図１４】片側のみジグザク状の接続部で連結したＭＥＭＳの例
【図１５】実際のＭＥＭＳの製造例
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例】
【００１７】
［実施例１］（紫外線硬化型樹脂を使用する場合）
本実施例では、ＭＥＭＳとして、樹脂フレームの中に電極層、圧電層、高誘電体層等からなる機能層を支持させ、電圧印加されたとき、樹脂フレームに支持された機能層の運動を可能にする空間を備えた構造体を製造する場合について説明する。
なお、このＭＥＭＳ素子は、左右両端の電極層を、機能層を支持する樹脂部分の内部に鋳込むとともに、それ以外の圧電層の周囲の樹脂を取り除き、圧電素子の作動を可能にするものであり、図１〜図６にこの実施例によるＭＥＭＳ製造工程を示す。【００１８】
（１）フィルム及び機能層等の転写
図１に示されるように、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリカーボネイト、ポリイミド、アクリルなどの紫外線を透過する樹脂により形成されたフィルム２には、ＭＥＭＳの機能層４及びこれを支持するフレーム部分に対応して、離型層３が形成されている。
この実施例では、機能層４は、電極層４−１と圧電層、高誘電体層等の層を備えており、中間層（図示せず）を介して離型層３の下面に形成されている。【００１９】
離型層３は、機能層４のうち、圧電層、高誘電体層等の層に対応する内側の小さな略正方形部分３−２と、その外側に形成された樹脂フレームに対応する略正方形の枠部３−３からなり、内側の小さな略正方形部分３−２と略正方形の枠部３−３とは、機能層４のうち電極層４−１とこれに対向する部分で両者を連結する連結部が形成されている。
すなわちこの実施例では、離型層３は、上下のコの字部分を除いて、機能層４に対応する部分と、その外側の樹脂フレームに対応する部分３−３と、一方に電極層４−１に対応する連結部左側部分と、これに水平方向に対向する連結部右側部分とを備えている。【００２０】
離型層３、機能層４及び中間層は、スクリーン印刷、凸版印刷、クラビア印刷などを用いて、フィルム２にパターン塗布することにより形成されている。
機能層４は、導電性インクや圧電材料、誘電体材料をパターン塗布することにより形成されるもので、中間層は、離型層３と機能層４との結合を強化するもので、両者の結合性が高いときには使用する必要はない。
なお、機能層４については、パターン保護されたフィルム最表面にスパッタ装置や蒸着装置などの真空装置などを用いて、従来の機能層をフィルム２の表面に塗布成形することにより形成することもできる。
さらに、シリコン、ＳｉＯ２等の半導体基板をエッチングすることにより、予め機能層を多量に製造しておき、これらをフィルム２の所定位置に接着層等を介して離型層３の表面に接着しておけばよい。この接着層もスクリーン印刷、凸版印刷、クラビア印刷などを用いて離型層３の上にパターン塗布する。【００２１】
離型層３は例えばシリコーン樹脂などの撥水製の樹脂を使用し、圧着された溶融樹脂が硬化しても、スムースな剥離が行えるようにするものである。なお、離型層３の材質として、純水を用いて接触角を測定した時に撥水の傾向を示す樹脂や無機物であれば特に限定されない。【００２２】
（２）金型１
金型１には、例えば機能層４の圧電層に圧電素子としての機能を実現させるための運動空間を備えた構造体を形成するためのもので、この実施例では、図１に示されるように、機能層４のうち、圧電層、高誘電体層等の層に対応する中央部に第１の凹部１ａ、その外周に機能層７の周囲に樹脂を排除して、薄い層を形成するための第１の凸部１ｂが形成されている。そして、この第１の凸部１ｂの外周に、樹脂により機能素子４を保持するフレームを形成するための第２の凹部１ｃ、その外周に、樹脂を排除し、ＭＥＭＳを分離するための第２の凸部１ｄが形成されている。なお、第１の凸部１ｂには、機能層４の電極層４−１に対応する部分及びこれに対向する部分に、幅の狭い第３の凹部１ｅが設けられており、この凹部１ｅにより、圧電層、高誘電体層等の層に対応する中央部の第１の凹部１ａとフレームを形成するための第２の凹部１ｃとが連結されている。
なお、機能層４として点光源のＬＥＤを採用する場合、第１の凹部１ａの形状を凹面状にすれば、ＬＥＤを保持する樹脂をレンズ状にすることができる。【００２３】
金型の材質として、シリコン基板、ステンレス、シリコーンカーバイト、グラッシカーボン、ガラスあるいはニッケル、鉄、アルミ、窒化シリコンなどの誘電体などを用いることが可能であり、金型の加工方法として切削加工や半導体加工プロセスを用いて作製することが可能である。【００２４】
（３）溶融樹脂を充填
図２に示されるように、このような構造の金型１中央部に溶融した紫外線硬化型樹脂５を所定量注入する。
金型１とフィルム２には、位置決め用のマーカが形成されており、図３に示されるように、両マーカを合わせることにより、金型１とフィルム２の位置合わせを行い、フィルム２を熱可塑性樹脂５の上に圧着させる。【００２５】
（４）フィルム２の剥離
次に、図４に示されるように、金型１とフィルム２の位置合わせ及び圧着が終了したら、フィルム２の上方から紫外線を照射し、フィルム２を透過した紫外線により紫外線硬化型樹脂５を硬化させた後、フィルム２を剥離する。
その際、離型層３の下方にある硬化した樹脂５−２は容易に剥離され、機能層４を保持した状態のまま金型１内に残存するが、上下のコの字部分５−１及び外周側の凸部１ｄに対応する部分には離型層３が存在せず、しかも金型１の凸部１ｂ、１ｄにより、紫外線硬化型樹脂５が押し出され、非常に薄い層となっているため、フィルム２に強力に固着したままフィルム２とともに剥離される。【００２６】
その際、前述のように、中央の凹部１ａとフレームを形成するための凹部１ｃとが、機能層４の電極層４−１及びこれに対向する部分に対応して設けられた、幅の狭い凹部１ｅにより連結されており、この部分にも離型層３が形成されているので、中央の凹部１ａに充填された樹脂と、凹部１ｃに充填された樹脂とが凹部１ｅに充填された樹脂により連結支持された状態で金型１内に残存し、離型層３が存在しない上下のコの字部分の樹脂５−１が、フィルム１とともに剥離されることになる。【００２７】
なお、フィルム２が位置合わせされた際、フィルム１の離型層３の内縁部及び外縁部に対応するよう、金型１の各凸部１ｂ、１ｄの内縁及び外縁の先端部を刃状に尖らせると、フィルムとともに剥離される樹脂と、金型１側に残存する樹脂との境界を、刃状の凹部とすることができ、両者の分離をより確実に行え、より小さなＭＥＭＳの製造が可能になる。【００２８】
（５）金型１からの取り出し
図５に示されるように射出成形に用いる通常のエジェクトピン（図示せず）により、残存する機能層４を鋳込んで硬化した樹脂を取り出す。そうすると、図６に示されるように、金型１の中央部に凹部１ａと、機能層４のうち、圧電層、高誘電体層等の層に対応する部分との間に形成された薄い樹脂層と、金型１の外周側の凹部１ｃに充填された樹脂部分とが、機能層４の電極層４−１とこれに対向する箇所に配置した凹部１ｅとの間に残存する樹脂により連結された状態でＭＥＭＳが完成する。【００２９】
なお、この実施例では、対向する２つの凸部１ｂで、圧電層、高誘電体層等に対応する部分と凹部１ｃに充填された樹脂部分によるフレームとが結合されるようにしたが、ＭＥＭＳの機能などに応じて、図１３に示されるように、一方のみフレームと接続するようにしてもよいし、さらに、凹部１ｅを図１４に示されるように平面図からみて、ジグザグ状にしたり、あるいは複数本の細い帯状連結部で結合することにより、所定のストロークでバネ変形する構造として、圧電層、高誘電体層等の層に対応する部分に、水平方向に適度な弾力性を与えることもできる。なお、垂直方向に弾力性を与える場合は、側面図からみてジグザグ状にしたり、複数本の帯状連結部を結合するようにしてもよい。【００３０】
また、実際の製造工程では、金型１を縦横に複数配列して金型集合体を形成するとともに、この金型集合体と同じ形状、大きさのフィルムに、各金型１に対応するよう、離型層３、機能層４等を縦横多数段にパターン塗布し、金型集合体の前面に紫外線硬化型樹脂５をローラ等で塗布するとともに、離型層３、機能層７等が縦横に複数配列されるようパターン塗布されたフィルム２を位置合わせし、周知の真空引き等を用いて気泡混入を防止しながら両者を密着させることにより、ＭＥＭＳ素子を一挙に多数形成することができる。
この金型集合体は、上述の金型素材の平板に切削加工や半導体加工プロセスを使用して金型１を１素子として縦横多数段形成してもよいし、縦横多数段に並べた金型１を炭素繊維強化プラスティックなどの耐熱性、耐久性の高い樹脂で一体化して平板化してもよい。
その際、各金型１の凸部１ｄの高さを調節し、この部分の薄い樹脂層で各ＭＥＭＳが連結された状態で金型集合体から取り出せるようにして、ＭＥＭＳを利用した装置を製造する段階で、各ＭＥＭＳを分離するようにしてもよい。各ＭＥＭＳの連結部が簡単に分離できるように、連結される各金型１の凸部１ｄの境界部に分離線が形成されるよう、刃状の突起を設けてもよい。【００３１】
また、この実施例では、フィルム２に紫外線透過型樹脂を使用して、フィルム２を介して、紫外線を照射したが、金型１をガラスなどの紫外線を透過する素材で形成した場合には、金型１を介して紫外線を照射し、紫外線硬化型樹脂５を硬化させるようにしてもよい。【００３２】
（実施例２）
実施例１では、紫外線硬化型樹脂を使用したが、本実施例では、熱可塑性樹脂を用いて、射出成形によりＭＥＭＳを製造する例を図７〜図１２に示す。
本実施例でも、金型１、フィルム２及びフィルム２に印刷形成された機能層４、中間層、離型層３などの構成は、実施例１と同様のものを使用する。
図７に示されるように、固定側射出成形金型２２に、金型１の上下２段にセットした上で、図８に示されるように、機能層４、中間層、離型層３等が印刷されたフィルム２を送り出し、図示しない周知のイメージセンサ等を用いて、金型１のマーカとフィルムのマーカとを正確に位置合わせして、図９に示されるように、可動側射出成形金型２１を駆動して型締めを行う。【００３３】
次に、図１０に示されるように、固定側射出成形金型２２の樹脂注入口から溶融した熱可塑性樹脂を高圧で注入し、金型１の凹部１ａ、１ｃ及び凸部１ｄにより形成される薄い層に充填させる。
溶融した熱可塑性樹脂が冷却され硬化した段階で、図１１に示されるように型開きを行い、その後、図１２に示されるようにエジェクトピンなどを使用して、ＭＥＭＳを金型１から分離し、フィルム２を送り出し、上述の行程を繰り返すことにより、非常に効率のよいＭＥＭＳの製造が可能になる。【００３４】
（その他の応用例）
実施例１、実施例２では、樹脂として紫外線硬化型樹脂、熱可塑性樹脂を用いた例を示したが、熱硬化性樹脂を用いてもよい。この場合、トランスファー成形などを利用すればよいが、実施例１と同様の手順で、金型１に溶融状態の熱硬化性樹脂を充填し、紫外線照射に換え、金型１に設けたヒータで加熱するようにすればよい。その際金型１には、ステンレスなどの熱伝達性の高い素材を使用する必要がある。
特に、熱硬化性樹脂を用いた場合には、リフロー工程に通すことが可能であるため、半導体素子とインテグレーションできる利点を得ることができる。【００３５】
また、機能層４は，製造するＭＥＭＳ素子によって構成とパターンが変更させ、さまざまな機能を持たせることができる。
例えば、静電力によるＭＥＭＳアクチュエータ素子の場合には、最低限必要な要素として電極層のみ付与すれば良いので、離型層の上面に電極層を構成したフィルムを用いることによってＭＥＭＳ素子を作製することができる。
また、圧電素子を用いたＭＥＭＳアクチュエータや発電素子の場合に必要な最低限の基本構成は、離型層上面に電極層／圧電層／電極層を構成したフィルムを用いることによってＭＥＭＳ素子を作製することができる。
さらに、磁力を用いたＭＥＭＳアクチュエータの場合には、離型層上面に少なくとも電極層と磁性層が形成されたフィルムを用いればよく、発熱により歪み変形を行わせるＭＥＭＳアクチュエータの場合には、離型層上面に電極層と発熱層が形成されたフィルムを用いればよい。【００３６】
電極層の材質として、ペドット、導電性インク、金属薄膜などが用いることができる。
また、圧電層の材質として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＰＺＴ、相変化材料、水晶（ＳｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、ロッシェル塩（ＫＮａＣ４Ｈ４Ｏ６）、チタン酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）、リチウムテトラポレート（Ｌｉ２Ｂ４Ｏ７）、ランガサイト（Ｌａ３Ｇａ５ＳｉＯ１４）、窒化アルミニウム、トルマリンなどを用いることができる。【００３７】
成形工程で用いることができる充填樹脂としては、紫外線硬化樹脂、熱可塑性樹脂、熱硬化型樹脂として、エポキシ樹脂、アクリル、ポリカーボネイト、ゼオノア、ゼオネックス、ナイロンなど多種多様の樹脂を用いることができる。
また、金属を硬化させることによって同様にＭＥＭＳ構造体を形成することも可能である。成形工程は、熱インプリント、ＵＶインプリント、射出成形、トランスファー成形、プレス成形など、さまざまな成形方法を適用することができる。【００３８】
また、離型膜として、フィルム２を透過した紫外線により硬化した紫外線硬化型樹脂５との物理的な剥離を容易にするため、シリコーン樹脂などの撥水製の樹脂を使用したが、これに限らず、特定の溶剤に対し、選択的に溶融される樹脂を使用してもよい。
すなわち、実施例１において、電極層４−１と圧電層、高誘電体層等の層を備えたＭＥＭＳの機能層４及びこれを支持するフレーム部分に対応して、離型層３が形成する際、レジスト、アクリル、ポリエステル樹脂などの有機膜を使用し、金型１とフィルム２の位置合わせ及び圧着が終了し、フィルム２の上方から紫外線を照射して、フィルム２を透過した紫外線により紫外線硬化型樹脂５を硬化させた後、フィルム２の剥離する際、機能層４及びこれを支持するフレーム部分を含め、金型１ごと、すべて溶媒（水、エタノールイソプルアルコール、アセトン、トルエン、酢酸エチル、ヘキサン、塩化メチルケトンなど）に溶解する有機膜（レジスト、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂など）溶液に浸漬させる。この溶液は、金型１とフィルム２の隙間から侵入し、機能層４やその電極層４−１、さらには紫外線硬化型樹脂５に何ら影響を及ばさず、レジスト・アクリル樹脂・ポリエステル樹脂などの樹脂で形成された離型層３のみを選択的に溶融させるので、フィルム２に物理的な剥離力を付加することなく、したがって、機能層４やその電極層４−１に物理的な衝撃を与えることなく、きわめてスムースに、金型１からフィルム２を剥離することが可能になる。【００３９】
（実際の製造例１）
図１５に本発明のＭＥＭＳ製造方法を用いて作製したＭＥＭＳ構造体の写真を示す。この製造例では次のような手順でＭＥＭＳを製造した。
（１）金型は、ステンレス（スターバックス）を切削加工して作製した。金型をＭＥＭＳ構造体形状に加工した後に、金型表面に離型膜を塗布し、成形用金型を作製した。
（２）機能膜が付与されたフィルムは、ＰＥＴフィルムの表面に離型層として東レ・ダウコーニング社製のシリコーン樹脂を塗布した。
（３）次に、塗布したシリコーン樹脂表面に、成形品側に転写させる必要がある領域に東洋インク社製の導電性インクを塗布した。
（４）これら機能膜付フィルムと成形金型を用いて、成形を行うために、ＵＶ樹脂（東洋合成社製のＰＡＫ−０２）を充填し、上面に機能膜があらかじめ印刷されたフィルムを配置し、加圧しながら紫外線をあててＵＶ樹脂を硬化させた。
（５）硬化させた後に、フィルムと成形用金型を離型した。この離型工程中には、フィルム側に塗布された密着層・離型層のパターンによりフィルム側にＭＥＭＳ成形樹脂（中空部分）を残し、また、フィルムに塗布されていた電極層をＭＥＭＳ構造体成形品へ転写した。図１５の写真で確認できるように、ＭＥＭＳ構造を金型に加工し、成形を行うことにより厚さの違ったＭＥＭＳメンブレン構造を製造できることが確認できる。【００４０】
（実際の製造例２）
この製造例では次のような手順でＭＥＭＳを製造した。
（１）金型は、ステンレス（スターバックス）を切削加工して作製した。金型をＭＥＭＳ構造体形状に加工した後に、金型表面に離型膜を塗布し、成形用金型を作製した。
（２）ＰＥＴフィルムとして帝人デュポンフィルム株式会社製（テイジン・テトロンフィルム）を使用し、離型層として東レ・ダウコーニング社製のＬＴＣ３１０を使用し、ＬＴＣ３１０対純粋なトルエンを２：１の割合で溶解させ、同じく東レ・ダウコーニング社製の付加硬化型触媒ＳＲ２１２を０．５ｗｔ％添加した上でカップリングを行い、スクリーン印刷装置を用いて部分的にシリコン層を印刷塗布して１００℃で３０秒間ホットプレートで加熱して定着させた。
（３）次に、塗布したシリコーン樹脂表面に、成形品側に転写させる必要がある領域に、導電膜として、フジクラ社製銀ペーストＦＡ３０１Ａを塗布した。なお、銀ペーストの塗布性の観点から、８０℃から１２０℃に維持するのが好ましい。
（４）機能層として、圧電特性を有するＰＶＤＦを、ＰＶＤＦ  ２０ｗｔ％、溶剤としてのＭＥＫ（メチルエチルケトン）  ８０ｗｔ％の割合で１００℃で溶解させたものを、コーターを用いて、隙間０．０５ミリで塗布した。
（５）次に、上記（３）で形成した導電層と、（４）で形成されたＰＤＶＦからなる機能層と電気的に接続するため、上記（３）と同様にフジクラ社製銀ペーストＦＡ３０１Ａを使用して、導電層を形成した。
以後の工程は、上記（実際の製造例１）の（４）、（５）と同様である。
このように形成されたＭＥＭＳ構造の特性を調べた結果、圧電素子としてのヒステリシス特性と、触覚センター（タッチセンサ、振動センサー）としての確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
ＭＥＭＳは、今後さまざまな技術分野、製品への適用が予想されているが、以上説明したように、本発明の微小電気機械システム製造方法、及びこの製造方法に使用する金型、フィルムによれば、真空プロセスや多くの製造工程を省略することができ、圧縮成形、射出成形、トランスファー成形などの一般的な樹脂成形により、簡単な工程で様々な機能を有するＭＥＭＳの大量生産を可能とし、ＭＥＭＳ製造コストを大幅に減少させることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１    金型
２    フィルム
３    剥離層
４    機能層
５    樹脂
２１  可動側射出成形金型
２２  固定側射出成形金型
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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