(57)【要約】  静電アクチュエータは第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備える。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。フレキシブル膜において、第２電極は、第３部分から区分されており固定端部分周辺に備えられる段差を組み合わさって画定する少なくとも第１及び第２部分を有する。第１部分は、固定端部分に最も近く、第１電極からの距離が第２部分よりも短く区分されている。フレキシブル膜の一部には、自由端部分の向かうフレキシブル膜上に硬化部材を配置可能である。静電アクチュエータは、ベースを貫通して延伸し固定端部分から離れる方向に沿って延伸する細長い開口部を備えることができる。
2007535287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備え、
前記フレキシブル膜は、
ベースに接続された固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースから離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記第２電極は、第３部分から区分されており前記固定端部分周辺に備えられる段差を組み合わさって画定する少なくとも第１及び第２部分を有し、前記第１部分は前記固定端部分に最も近く前記第１電極からの距離が前記第２部分よりも短く区分されている静電アクチュエータ。
【請求項２】
前記フレキシブル膜内部で、前記第２電極は連続的に前記第１部分及び前記第２部分を横切る請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記フレキシブル膜内部で、前記第２電極の段差は前記第２電極の長さ方向に沿って一つの段差で前記第１部分及び前記第２部分を横切る請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を更に備えた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記第１電極が、前記固定端部分に向かって前記第２電極の端部を越えて延伸する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置された硬化部材を更に備えた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記ベースは、基板と、前記基板上に配置された第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に配置された前記第１電極と、前記第１電極上に配置された第２絶縁層とを備えた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記フレキシブル膜は、
前記固定端部から前記自由端部の一部上に延伸し、前記ベースに付着しておらず、前記フレキシブル膜にストレスを与える機械的バイアス層を更に備えた請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記フレキシブル膜上の第１電気的接触部と、
前記ベース上の第２電気的接触部とを更に備え、
前記第１及び第２電気的接触部は、前記フレキシブル膜の動作によって制御される電気的スイッチの対向する接触部を形成する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記ベースを貫通して延伸する開口部を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記開口部を覆うように設計された密閉用表面を有し、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記フレキシブル膜は光吸収材料と光反射材料の少なくとも一つを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって作動する光学スイッチを形成する請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記フレキシブル膜の表面に沿って光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光反射材料が備えられていると反射される請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記ベースを介して光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光吸収材料が備えられていると吸収される請求項１１に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
電磁放射を検出するように設計された放射検出器を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記放射検出器からの電磁放射を遮蔽するカバーを備える請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１５】
前記フレキシブル膜は複数のフレキシブル膜を備え、前記放射検出器は複数のポイントで電磁放射を検出する請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
前記放射検出器は複数の放射検出器を備える請求項１５に記載のアクチュエータ。
【請求項１７】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備え、
前記フレキシブル膜は、
ベースに接続された固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースから離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置されている硬化部材を備えた静電アクチュエータ。
【請求項１８】
ベースを貫通して延伸する開口部を更に備え、
前記硬化部材は前記フレキシブル膜の所定の位置に配置された開口部のカバーを備え、前記フレキシブル膜が前記ベースに接触した際に開口部を覆うようになっている請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項１９】
開口部のカバーは円形の部材、矩形の部材、三角形の部材、細長い形状の部材の少なくとも一つを備える請求項１８に記載のアクチュエータ。
【請求項２０】
前記開口部に対する前記開口部のカバーの面積比が０．５から２０の範囲である請求項１８に記載のアクチュエータ。
【請求項２１】
前記開口部のカバーの厚さが０．１から３マイクロメートルの範囲である請求項１８に記載のアクチュエータ。
【請求項２２】
前記開口部のカバーは導電性材料を備える請求項１８に記載のアクチュエータ。
【請求項２３】
前記開口部のカバーは前記第２電極に接続されている請求項２２に記載のアクチュエータ。
【請求項２４】
前記開口部のカバーは絶縁材料を備える請求項１８に記載のアクチュエータ。
【請求項２５】
前記硬化部材が、円形の部材、矩形の部材、三角形の部材、細長い形状の部材の少なくとも一つを備える請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２６】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を更に備えた請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２７】
前記フレキシブル膜上の第１電気的接触部と、
前記ベース上の第２電気的接触部とを更に備え、
前記第１及び第２電気的接触部は、前記フレキシブル膜の動作によって制御される電気的スイッチの対向する接触部を形成する請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２８】
前記ベースを貫通して延伸する開口部を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記開口部を覆うように設計された密閉用表面を有し、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項２９】
前記フレキシブル膜は光吸収材料と光反射材料の少なくとも一つを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって作動する光学スイッチを形成する請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項３０】
前記フレキシブル膜の表面に沿って光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光反射材料が備えられていると反射される請求項２９に記載のアクチュエータ。
【請求項３１】
前記ベースを介して光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光吸収材料が備えられていると吸収される請求項２９に記載のアクチュエータ。
【請求項３２】
電磁放射を検出するように設計された放射検出器を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記放射検出器からの電磁放射を遮蔽するカバーを備える請求項１７に記載のアクチュエータ。
【請求項３３】
前記フレキシブル膜は複数のフレキシブル膜を備え、前記放射検出器は複数のポイントで電磁放射を検出する請求項３２に記載のアクチュエータ。
【請求項３４】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備え、
前記フレキシブル膜は、
ベースに接続された固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースから離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記ベースを貫通して延伸し、前記固定端部分から離れる方向に沿って延伸する細長い開口部を備えた静電アクチュエータ。
【請求項３５】
前記開口部から前記フレキシブル膜の自由端部分に向けて流体の流れをそらせるための流体の流れの誘導体として設計されたディフレクタを更に備えた請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項３６】
前記ディフレクタは、前記ベースに接続された付着端部と前記付着端部の反対の位置にある可動端部とを含む請求項３５に記載のアクチュエータ。
【請求項３７】
前記固定端部分に向かう開口部側よりも前記自由端部分に向かう開口部側の方が前記開口部の流体を伝達する部分が大きい請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項３８】
前記開口部は前記固定端部分に向かって細くなる三角形の開口部を有する請求項３７に記載のアクチュエータ。
【請求項３９】
前記開口部は前記フレキシブル膜の長軸方向に延伸された矩形の開口部を有する請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４０】
前記開口部はテーパー加工された形状か細長い形状の少なくとも一つを集合的に形成する複数の開口部を有する請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４１】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を更に備えた請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４２】
前記第１電極が、前記固定端部分に向かって前記第２電極の端部を越えて延伸する請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４３】
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置された硬化部材を更に備えた請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４４】
前記フレキシブル膜は、
前記固定端部から前記自由端部の一部上に延伸し、前記ベースに付着しておらず、前記フレキシブル膜にストレスを与える機械的バイアス層を更に備えた請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４５】
前記ベースを貫通して延伸する開口部を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記開口部を覆うように設計された密閉用表面を有し、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項３４に記載のアクチュエータ。
【請求項４６】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備え、
前記フレキシブル膜は、
ベースに接続された固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースから離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記第１電極は、前記自由端部から前記固定端部に向かい前記第２電極に沿って決められた方向に前記第２電極の端部を越えて延伸する静電アクチュエータ。
【請求項４７】
前記第２電極は前記第２電極の表面から前記ベースに向けて延伸する突出部を備え、
前記突出部はギャップでの電場の集中を減少させる丸められたエッジを有する請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項４８】
前記ベースは、基板と、前記基板上に配置された第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に配置された前記第１電極と、前記第１電極上に配置された第２絶縁層とを備えた請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項４９】
前記ベースに対して前記第２電極の側面上に堆積された絶縁膜を更に備えた請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５０】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を更に備えた請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５１】
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置された硬化部材を更に備えた請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５２】
前記フレキシブル膜は、
前記固定端部から前記自由端部の一部上に延伸し、前記ベースに付着しておらず、前記フレキシブル膜にストレスを与える機械的バイアス層を更に備えた請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５３】
前記フレキシブル膜上の第１電気的接触部と、
前記ベース上の第２電気的接触部とを更に備え、
前記第１及び第２電気的接触部は、前記フレキシブル膜の動作によって制御される電気的スイッチの対向する接触部を形成する請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５４】
前記ベースを貫通して延伸する開口部を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記開口部を覆うように設計された密閉用表面を有し、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５５】
前記フレキシブル膜は光吸収材料と光反射材料の少なくとも一つを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって作動する光学スイッチを形成する請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５６】
前記フレキシブル膜の表面に沿って光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光反射材料が備えられていると反射される請求項５５に記載のアクチュエータ。
【請求項５７】
前記ベースを介して光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光吸収材料が備えられていると吸収される請求項５５に記載のアクチュエータ。
【請求項５８】
電磁放射を検出するように設計された放射検出器を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記放射検出器からの電磁放射を遮蔽するカバーを備える請求項４６に記載のアクチュエータ。
【請求項５９】
前記フレキシブル膜は複数のフレキシブル膜を備え、前記放射検出器は複数のポイントで電磁放射を検出する請求項５８に記載のアクチュエータ。
【請求項６０】
前記放射検出器は複数の放射検出器を備える請求項５９に記載のアクチュエータ。
【請求項６１】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備え、
前記フレキシブル膜は、
ベースに接続された固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースから離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記フレキシブル膜の内部へのコミュニケーションを与えるように設計された周辺または側面のカットアウトを備えた静電アクチュエータ。
【請求項６２】
前記カットアウトは前記ベースに面する前記フレキシブル膜の下側表面に突出部を含み、前記突出部は前記ベースに向かって延伸している請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項６３】
前記突出部は前記フレキシブル膜の中心部分に向かって延伸する流体用誘導チャネルを有する請求項６２に記載のアクチュエータ。
【請求項６４】
前記カットアウトは前記フレキシブル膜の周辺エッジ上に波形部分を有する請求項６２に記載のアクチュエータ。
【請求項６５】
前記カットアウトは前記フレキシブル膜の周辺エッジ上に波形部分を有する請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項６６】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を更に備えた請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項６７】
前記第１電極が、前記固定端部分に向かって前記第２電極の端部を越えて延伸する請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項６８】
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置された硬化部材を更に備えた請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項６９】
前記フレキシブル膜は、
前記固定端部から前記自由端部の一部上に延伸し、前記ベースに付着しておらず、前記フレキシブル膜にストレスを与える機械的バイアス層を更に備えた請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７０】
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤化合物を更に備えた請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７１】
前記第２電極は、第３部分から区分されており前記固定端部分周辺に備えられる段差を組み合わさって画定する少なくとも第１及び第２部分を有し、前記第１部分は前記固定端部分に最も近く前記第１電極からの距離が前記第２部分よりも短く区分されている請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７２】
前記フレキシブル膜上の第１電気的接触部と、
前記ベース上の第２電気的接触部とを更に備え、
前記第１及び第２電気的接触部は、前記フレキシブル膜の動作によって制御される電気的スイッチを構成する請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７３】
前記ベースを貫通して延伸する開口部と、
前記フレキシブル膜と前記ベースの少なくとも一つの上に密閉用表面とを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７４】
前記フレキシブル膜は光吸収材料と光反射材料の少なくとも一つを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって作動する光学スイッチを形成する請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７５】
前記フレキシブル膜の表面に沿って光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光反射材料が備えられていると反射される請求項７４に記載のアクチュエータ。
【請求項７６】
前記ベースを介して光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光吸収材料が備えられていると吸収される請求項７４に記載のアクチュエータ。
【請求項７７】
電磁放射を検出するように設計された放射検出器を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記放射検出器からの電磁放射を遮蔽するカバーを備える請求項６１に記載のアクチュエータ。
【請求項７８】
前記フレキシブル膜は複数のフレキシブル膜を備え、前記放射検出器は複数のポイントで電磁放射を検出する請求項７７に記載のアクチュエータ。
【請求項７９】
前記放射検出器は複数の放射検出器を備える請求項７８に記載のアクチュエータ。
【請求項８０】
第１電極を備えたベースと、
お互いに接触する少なくとも二つの材料層を含むフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータであり、
前記材料層の少なくとも一つは第２電極を備え、前記第２電極は前記第１電極から電気的に絶縁されており、
前記フレキシブル膜は、
前記フレキシブル膜がベースに接続する固定端部分と、
前記固定端部分の反対にあり、前記ベースからギャップにより離れて間隔が空けられた自由端部分とを備え、
前記フレキシブル膜の前記自由端部分は静電力下でベースに対して相対的に可動するように設計されており、
前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を備えた静電アクチュエータ。
【請求項８１】
前記固定端部分から離れた前記フレキシブル膜上に配置された硬化部材を更に備えた請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８２】
前記ベースは、基板と、前記基板上に配置された第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に配置された前記第１電極と、前記第１電極上に配置された第２絶縁層とを備えた請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８３】
前記フレキシブル膜は、
前記固定端部から前記自由端部の一部上に延伸し、前記ベースに付着しておらず、前記フレキシブル膜にストレスを与える機械的バイアス層を更に備えた請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８４】
前記フレキシブル膜上の第１電気的接触部と、
前記ベース上の第２電気的接触部とを更に備え、
前記第１及び第２電気的接触部は、前記フレキシブル膜の動作によって制御される電気的スイッチを構成する請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８５】
前記ベースを貫通して延伸する開口部と、
前記フレキシブル膜と前記ベースの少なくとも一つの上に密閉用表面とを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって制御されるバルブを構成する請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８６】
前記フレキシブル膜は光吸収材料と光反射材料の少なくとも一つを備え、
前記フレキシブル膜及び前記ベースは、前記フレキシブル膜の動作によって作動する光学スイッチを形成する請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項８７】
前記フレキシブル膜の表面に沿って光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光反射材料が備えられていると反射される請求項８６に記載のアクチュエータ。
【請求項８８】
前記ベースを介して光を向けるように設計された光源を更に備え、
前記光は前記フレキシブル膜に光吸収材料が備えられていると吸収される請求項８６に記載のアクチュエータ。
【請求項８９】
電磁放射を検出するように設計された放射検出器を更に備え、
前記フレキシブル膜は、前記放射検出器からの電磁放射を遮蔽するカバーを備える請求項８０に記載のアクチュエータ。
【請求項９０】
前記フレキシブル膜は複数のフレキシブル膜を備え、前記放射検出器は複数のポイントで電磁放射を検出する請求項８９に記載のアクチュエータ。
【請求項９１】
前記放射検出器は複数の放射検出器を備える請求項９０に記載のアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械アクチュエータ構造に係り、より詳細には、静電駆動型微小機械アクチュエータ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜技術における進展により、精巧な集積回路の開発が可能となった。このような半導体技術は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）構造を作成することにも影響を与えてきた。多種多様なＭＥＭＳ装置が作成されており、微小センサ、微小ギア、微小モータや他の微小技術を用いた装置が挙げられる。例えば、微小カンチレバーは、微小機械スプリングやギアを回転させる機械的な回転力を加えるのに用いられてきた。微小モータを駆動させるためには電磁場が用いられてきた。圧電力は微小機械構造を制御可能に動かすのに用いられてきた。アクチュエータまたは他のＭＥＭＳ構成要素の制御された熱膨張は、微小装置を駆動させるための動力を生み出すために用いられてきた。
【０００３】
典型的には、フレキシブル複合体の静電アクチュエータは、フレキシブルな電極と絶縁体から製作されたフレキシブル複合体を含む。フレキシブル複合体は固定された電極を含む基板に結合され、静電場下において、基板に向かってたわむことが可能である。絶縁体はフレキシブル複合体と基板との間に配置され、フレキシブル電極と固定された電極とが短絡することを防止する。フレキシブル電極と固定された電極との間に電圧を印加すると、フレキシブル複合体は、静電引力により基板に向かって引かれる。電圧がかけられていないと、通常は、フレキシブル複合体のストレスにより、フレキシブル複合体は基板から離れるように曲がる。フレキシブル複合体の応用としては、気体または液体のバルブ、光学シャッター、無線周波数移相器、赤外線検出器用チョッパー、微小アクチュエータ、電気的スイッチ、可変無線周波数キャパシタが挙げられる。
【０００４】
特許文献１の従来のアクチュエータを図１に示す。このアクチュエータは固定された複合体１３０とフレキシブル複合体５０とを備える。固定された複合体１３０は、基板１０と、固定された電極２０と、基板絶縁体３０とを備える。フレキシブル複合体５０は、固定された複合体１３０上に重なるフレキシブル電極４０を備え、固定された部分７０と、中間部分８０と、末端部分１００とを含む。固定された部分７０は、下方の基板１０または中間層に固定されている。中間部分８０は固定された部分から延伸されており、静電力が印加されない適切な所に保持されている。従って、下にある平面と中間部分８０との間の空隙（エアギャップ）１２０を画定する。
【０００５】
中間部分８０と末端部分１００との両方は、アクチュエータの完成時には、下方の固定された複合体１３０からリリースされる。末端部分１００は作動時には自由に動くことができ、下方の平面から離れるように曲がり、下方の平面からの間隔を変える。フレキシブル複合体が曲がる際には、中間部分８０は、下方の平面に向かうようにまたは下方の平面から離れるように曲がることが可能で、または下方の平面からの間隔を一定に保つことも可能である。
【０００６】
断面図において、フレキシブル複合体５０は、少なくとも一つの電極層を含む多重層を備えることが可能であり、また、固定された部分７０に向かうフレキシブル複合体の部分を機械的に補強するバイアス層を含むことが可能である。層の数、層の厚さ、層の配置、用いられる材料の選択は、下方の微小電子基板電極に向かうようにまたは下方の微小電子基板電極から離れるように曲がるように、または下方の微小電子基板電極と平行のままになるように選択される。
【０００７】
フレキシブル複合体は、典型的に高分子フィルム６０と、フレキシブル電極４０と、他の高分子フィルム６２とを備える。フレキシブル複合体５０の層の異なる熱膨張係数により、中間部分８０と末端部分１００に機械的な偏り（バイアス）が与えられ、この構造を作成する際に用いられるリリース基板３４が取り除かれると、下方の平面３２から離れるように曲がる。末端部分１００は、可変または一定の曲率半径で曲がることができる。
【０００８】
中間部分は末端部分と同様な構成であるので、電極４０と高分子フィルムとの間の異なる熱膨張係数により、中間部分は曲がる傾向にある。しかしながら、高分子フィルム、金属または他の材料の層を、第２の高分子フィルム層上に追加して、リリース基板が取り除かれた後に中間部分が適切な位置に曲がるか保持される傾向を相殺するように偏りを制御することが可能である。代わりに、固有のストレスを備えた材料を追加して、曲がり具合、フレキシブル複合体と基板表面との間の距離を増加させる傾向を増強させることも可能である。
【０００９】
従来のアクチュエータは精巧であるが、多数の問題点がアクチュエータの信頼性及び性能に影響を与える。これらの問題点については、下記の本発明の多様な実施例において詳述する。
【特許文献１】米国特許第６２３６４９１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的の一つは、アクチュエータの絶縁材料の誘電破壊が生じ難くなる作動電圧が減少された条件下で閉じるアクチュエータを提供することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、圧力をかけられた流体に対して閉じた状態を維持するためにフレキシブル膜が構造的に補強されたアクチュエータを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、所定の印加された流体の圧力に対して閉じるための電圧が減少されており、従ってアクチュエータの絶縁材料の誘電破壊が生じ難いアクチュエータを提供することである。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、アクチュエータのフレキシブル膜に外部からの材料が付着することを減じ、従って電気的バイアス下でのフレキシブル膜の動きを予測可能にすることである。
【００１４】
本発明の更に他の目的は、アクチュエータ内で局所的に電場が高くなる領域を減少させ、従ってアクチュエータの絶縁材料の誘電破壊を生じ難くすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的または他の目的の多くは、本発明の実施例により達成される。
【００１６】
本発明の一実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。フレキシブル膜において、第２電極は、第３部分から区分されており固定端部分周辺に備えられる段差を組み合わさって画定する少なくとも第１及び第２部分を有する。第１部分は、固定端部分に最も近く、第１電極からの距離が第２部分よりも短く区分されている。
【００１７】
本発明の他の実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。フレキシブル膜の一部には、固定端部分から離れたフレキシブル膜上に硬化部材が配置されている。
【００１８】
本発明の他の実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。静電アクチュエータは、ベースを貫通して延伸し固定端部分から離れる方向に沿って延伸する細長い開口部を備える。
【００１９】
本発明の他の実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。ベースの第１電極は、固定端部に向かって決められた方向にフレキシブル膜の第２電極の端部を越えて延伸する。
【００２０】
本発明の他の実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。フレキシブル膜は、フレキシブル膜の内部とコミュニケートするように設計された周辺または側面のカットアウト有する。
【００２１】
本発明の他の実施例においては、第１電極を備えたベースと、お互いに接触する異なる材料から成る少なくとも二つの材料層を備えたフレキシブル膜とを備えた静電アクチュエータが提供される。材料層の少なくとも一つは前記第１電極から電気的に絶縁された第２電極を備える。フレキシブル膜は、ベースに接続された固定端部分と、固定端部分の反対にある自由端部分とを有する。アクチュエータは、前記フレキシブル膜の上側表面、前記フレキシブル膜の下側表面、前記ベースの上側表面の少なくとも一つの上に堆積された非湿潤性の化合物を備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
上述の本発明の一般的な説明と下記の詳細な説明は例示的なものであり、本発明を制限するものではないことは理解されたい。
【００２３】
添付した図面と共に本願明細書を参照することにより、本発明及び本発明に付随する多数の利点に対するより完全な評価が容易に得られ、本発明と同等なものについてもよりよく理解される。
【００２４】
図面を参照して、本発明の多様な側面を、本発明を例示する下記の実施例により説明する。ここで符号は、複数の図面を通して同一または対応する部分を示す。
【００２５】
アクチュエータの“動作電圧”とは、固定された電極とフレキシブル電極（例えば図２の電極２０及び４０）との間に印加され、アクチュエータを閉じるための電気的ポテンシャルのことを一般的には示す。“初期プルダウン電圧”という閉じることを開始するために印加される電気的ポテンシャルによって一般的には決められる。より詳細には、初期“プルダウン”電圧は、フレキシブル複合体５０を固定された複合体１３０に接触するように引き寄せる。初期接触の後に、より低い電圧が用いられて、順次フレキシブル複合素材５０の残りの部分が固定された複合素材１３０に接触する。従って、例えばジッパーのような方法でアクチュエータが閉じる。
【００２６】
図２に示す本発明の一実施例においては、末端部分１００から離れた電極２０及び４０のギャップ１２０の少なくとも一部を狭くすることによって、アクチュエータの動作電圧を減少させることが可能である。本実施例において、リリース層（例示を目的として示されており、アクチュエータが作動する際には存在しない）は、リリース層の上面の形状がフレキシブル複合体５０の下側表面の形状と対応するように配置されてパターン化される。上述のように、リリース層を取り除くことにより、フレキシブル複合体５０が固定された電極２０から離れて曲がることができ、偏りが与えられていない下では、フレキシブル複合体５０の中間部分８０及び末端部分１００の間に図１に示すような出口角が形成される。
【００２７】
固定された複合体１３０とフレキシブル複合体５０との間に生じるギャップは、リリース層３４の厚さにより決められており、フレキシブル膜５０のプルダウンを開始するのに用いられる初期プルダウン電圧に影響を与える。リリース層の厚さは典型的には２０００Åである。フレキシブル複合体５０をきつく曲げるためには、２００Ｖの初期プルダウン電圧が必要とされる。その結果生じる１０ＭＶ／ｃｍの電場は大抵の誘電体の破壊強度を超過する。より薄いリリース層３４を用いると、フレキシブル複合体５０と固定された複合体１３０との間のギャップは小さくなり、それにより初期プルダウン電圧が減少する。しかしながら、リリース層が薄過ぎてしまうと（例えば１０００Åよりずっと薄いと）、リリース層の不連続性や欠陥により、フレキシブル複合体の一部をリリースすることが妨げられてしまい、アクチュエータをリリースすることが難しくなる。
【００２８】
図２に例示するように、本発明の実施例では、リリース層３４の厚さは固定された部分７０から一定の距離において減少されている。結果として、フレキシブル複合体５０は基板電極２０から隔離された電極４０を備えるが、この領域では減少された分だけ固定された部分７０に近くなっており、段差のつけられたギャップ１２０が形成される。従って、固定された部分７０の近くにはより小さなギャップが形成されて、初期プルダウン電圧が低下するが、リリース層３４の主要部分は、適切にリリースエッチングされるのに十分な厚さを有する。
【００２９】
一つの実施例としては、リリース層３４の主要部分の厚さは１０００から２０００Åであり、リリース層３４の段差のつけられた部分の厚さは１００から１０００Åであってもよい。段差のつけられた部分を形成するために、リリース層はステージに配置され、フレキシブル複合体５０の固定された部分７０に近くではリリース層のエッチングがより多く行われ、及び／又は、厚さの“アナログな”（連続的な）減少を与えるためにグレイスケールリソグラフィを行うことができる。図２では二段しか例示されていないが、例えば、２０００Å、１０００Å、５００Å、２５０Åといった多重段差を形成することが可能で、リリース層の薄くされる部分の面積が最小化される一方で、プルダウン電圧を最小化するために可能な限り固定された部分に直に近接するような小さな距離へとギャップを減少させる。例えば、リリース層の厚さが２０００Åであり閉じるための電圧が７２Ｖであるフレキシブル膜アクチュエータにおいて、固定された部分近くのリリース層の厚さを５００Åに減少させると、閉じるための電圧は６４Ｖに減少し、約１０％減少する。例えば、リリース層の厚さが２０００Åであり閉じるための電圧が３１０Ｖであるフレキシブル膜アクチュエータにおいて、固定された部分近くのリリース層の厚さを５００Åに減少させると、閉じるための電圧は２４５Ｖに減少し、約２０％減少する。
【００３０】
段差を形成する一つの方法は、リリース膜のブランケット堆積であり、多重リソグラフィによるマスキングに引き続いて行われる。各々のマスキングは、露出されたリリース膜の部分的なエッチングに引き続いて行われる。代わりに、リフトオフ技術を用いてリリース膜が堆積されているのであれば、多重のマスキング及び堆積を、ステージにリリース層を堆積させることにより行うことが可能である。
【００３１】
グレイレベルリソグラフィはリリース層の厚さをアナログに（つまり、より滑らかに）変化させることができる第３の方法である。グレイレベルリソグラフィには、マスキング膜の不透明度に違いのあるフォトマスクを作成すること、またはレジスト膜内に一対一対応に分解不可能な不透明及び透明領域の非常に鮮明なパターンを有するフォトマスクを作成することが含まれる。どちらの場合でも、照射線量は、マスクのグレイレベル領域下のレジストの厚さを部分的に取り除くように選ばれる。何故ならば、（レジストが完全に取り除かれるような）不透明材料のない完全な露光の場合から、マスクが完全に不透明であり（レジストが全く取り除かれない）露光の場合に至まで、レジストに照射される紫外線放射の量により、ウェーハの表面を横切るような変化が生じる。従って、レジストの厚さは、図２に示すような垂直に近い段差を有するのではなくて、なだらかな変化を有するようになる。例えば、本発明の一実施例において、ほぼ同じ割合でフォトレジスト層とリリース層の両方をエッチングするＲＩＥ工程が行われるのと共に、スロープ状の変化が下に重なるリリース層に転写される。
【００３２】
図３に例示する本発明の他の実施例においては、気体または流体バルブとして機能し、動作電圧を有意に増加させることなく大きな圧力に対しても閉じたままの状態を保持できるアクチュエータが提供される。“圧力”とは気体または流体によってフレキシブル複合体５０の下側表面に対して加えられる力を称す。ここで、気体または流体は、固定された複合体１３０の開口部を介してフレキシブル複合体５０の下側表面に向かい流入し、下側表面に衝突する。
【００３３】
図３に示すように、本実施例のフレキシブル複合体５０は開口部のキャップ３１０を備え、キャップ３１０は、フレキシブル複合体５０上または内部に配置された硬化材料の層から形成されている。硬化材料は、リフトオフ技術により金属層を堆積させてパターニングするか、化学またはプラズマエッチングにより高分子、酸化または窒化層を堆積させてパターニングすることにより形成される。硬化材料は、例えばＣｒ、Ａｕ、Ａｕ合金、Ａｌといった金属であってもよいし、他の金属や、例えば、酸化物、窒化物やポリイミド等の非金属も本発明において用いることができる。開口部のキャップ３１０を形成することに加えて、中間部分の硬化材料の層は、偏りが与えられていない場合のフレキシブル複合体の出口角に影響を与える。硬化材料が導電性であるならば、電圧が開口部のキャップに印加されて、フレキシブル複合体５０と固定された複合体１３０との間の静電引力を発生または増加させる。導電硬化材料は、エッチングされたビアを介してフレキシブル複合体のフレキシブル電極に電気的に接続させることが可能である。ある実施例では、フレキシブル電極は、固定された複合体の開口部上では不連続であってもよい。導電硬化層を電気的に接続させることにより、追加的な静電力が、固定された複合体の開口部周辺に与えられる。
【００３４】
電圧が開口部のキャップ３１０に印加されるかどうかに関わらず、開口部周辺に増強された物理的な強度を有することにより、開口部のキャップ３１０はより強固な密閉部を与える。キャップの増強された物理的な強度により、周辺の電極のより広い領域の静電力が、固定された複合体１３０に対してフレキシブル複合体５０を保持することを補助する。一つのアクチュエータ内部に、複数の開口部と対応する開口部のキャップを備えてもよい。好ましくは、開口部のキャップを有する領域は開口部の領域よりも大きい。開口部のキャップの領域が開口部の領域よりも小さいと、フレキシブル複合体５０の全体としての硬さが少量増加するのみであり、圧力に対する性能は上昇しない。硬化膜は開口部のキャップとして示されているが、開口部に近接するフレキシブル複合体の領域に加えてフレキシブル複合体の他の領域に加えることも可能である。開口部のキャップとフレキシブル複合体５０の硬さを制御するパラメータとしては、硬化材料の選択、硬化材料の物理的特性（例えばヤング率）、材料の厚さ、開口部のキャップ３１０の形状、開口部のキャップと開口との重畳具合、フレキシブル複合体上（上側表面または下側表面）または内部での開口部のキャップ３１０の位置が挙げられる。金属の硬化体と開口との面積比の好ましい範囲は１．４から９までであるが、他の範囲も本発明において好適である。硬化体（つまり、開口部のキャップ）の厚さの好ましい範囲は、０．５μｍから１．５μｍまでであるが、他の範囲も本発明において好適である。好ましい金属の一つは、クロムの接着層を有する金である。開口部のキャップの好適な形状としては、円形のキャップまたはアクチュエータのヒンジに平行な（幅方向に）バーの列が挙げられる。開口部のサイズが７０マイクロメートルであるバルブアクチュエータに対しては、硬化キャップを加えることにより圧力に対する性能が２０から５０％上昇することが示されている。
【００３５】
図４Ａ、４Ｂ及び５に示す本発明の他の実施例においては、気体または液体の流れを、固定された部分７０から離れたフレキシブル複合体５０のより末端部分（つまり、自由端）の方に向けることにより、フレキシブル膜を閉じるための動作電圧を減少させている。
開口部を介する気体または液体の流れは、フレキシブル複合体５０の下側に対する圧力を加える。従って、フレキシブル複合体５０が固定された複合体１３０に向かうことが妨げられている。
【００３６】
本発明の実施例によると、図４Ａのアクチュエータは、開口部４２０の形状を変更することにより、液体がより末端部分の方に向かうようにできる。例えば図４Ａに示すような三角形の開口部４２０といったテーパー加工された開口部は、フレキシブル複合体５０の固定された部分７０に向かって配置された一つの先端４３０を有する。流体がフレキシブル複合体の固定された部分７０から離れて開口部を通過するように向けることにより、開口部４２０は、アクチュエータが初期段階で閉じることを容易にする。アクチュエータが閉じるにつれて、気体または液体の流れが当たるフレキシブル複合体５０の全体の領域は減少し、間隔が減少されるとともに静電力が増加する。従って、フレキシブル複合体５０が、開口部４２０の残りの部分上に閉じることを容易にする。必須ではないが好ましくは、フレキシブル複合体の固定された端部に対して垂直方向の三角形の開口部４２０の寸法は、平行方向の三角形の寸法の少なくとも２倍、より好ましくは３倍であり、図４Ａに示すような細長い三角形の形状を形成する。
【００３７】
他の実施例においては、開口部を通る流れは、フレキシブル複合体の下側表面を横切って均等に分散される。このことは、図４Ｂに示すように、固定された複合体に矩形の開口部を形成することにより達成される。流れを分散させることは、（上述の図４に示した）流れをそらせることと同様の機能を有する。何故ならば、流れを分散させることにより、フレキシブル複合体の中間部分に近い領域に集中する流れの量が減少するからである。フレキシブル複合体の下の固定された複合体の中心部に円形の開口部があると、より大きな流れが中間部分近くに集中してしまう。より大きな流れが集中すると、フレキシブル複合体の固定された複合体上に閉じる性能が、特に円形の開口部の位置において低下してしまう。矩形の開口部によって与えられる分散させられた流れにより、開口部上の閉じる性能が上昇する。更には、円形の開口部と同じ面積の細長い開口部においては、フレキシブル複合体が開口部でたわむのに必要な開口部の広がりが小さくなる（つまり、円形の開口部は開口部の幅が広く、矩形の開口部は幅が狭い）。この小さな広がりにより、開口部の位置で固定された複合体と接触するフレキシブル電極の面積が増加し、固定された複合体１３０に対してフレキシブル複合体を保持する静電力が増大する。この細長いホールの幅は、一般的な円形のホールの幅よりも実質的に小さく、円形のホールと同じ流れの面積を与えるが、その長さはより長い。ある実施例においては、細長いホールの長さは、フレキシブル複合体の長さの略３０から９０％であってもよい。
【００３８】
本発明の他の実施例において、図５のアクチュエータは、フレキシブル複合体５０のより末端部分に向かって気体または液体の流れをそらさせるようなディフレクタ５９０を採用している。この方法では、ディフレクタ５９０は、流体の流れをフレキシブル複合体５０のより末端部分または自由端部分に向かうようにして、上記の例で説明した方法で、アクチュエータが閉じることを容易にする。ディフレクタ５９０は、気体または液体のいくらかをフレキシブル複合体５０から完全に離れるようにそらしてもよく、そうして、フレキシブル複合体５０の下側表面に向かうような通常の方向から離れる流体の流れにより、閉じることを妨げる圧力の力が減少する。
【００３９】
本実施例では、ディフレクタ５９０は例えば、開口部３２０上に延伸するカンチレバー状のフラップとして配置することが可能で、物理的にパッシブある（つまり、電気的に駆動されない）。図６に例示するように、ディフレクタ５９０は、誘電体層３０と基板１０との間に配置されたクロム層６９０を備えてもよい。クロム層６９０はパターン化されてもよく、開口部３２０上のディフレクティングフラップの横方向の長さが決められる。開口部３２０が固定された複合体の基板１０側からエッチングされるのであれば、基板のエッチングは、開口部で露出されたクロム及びポリイミド膜３０上で停止される。例えば、酸素ＲＩＥ工程が用いられてもよく、リリース層３４で停止する前に露出されたポリイミド膜をエッチングする。
【００４０】
本発明によるディフレクタ５９０を作成するための工程の一つは、リフトオフ技術を用いてシリコン基板の上面にＣｒ層を蒸着させパターン化することである。その後、下部電極および下部電極を覆う固定されたポリイミド絶縁体を堆積させパターン化することに続いて、ポリイミドベース層が堆積される。バルブの開口を覆うフレキシブル膜３０を順次形成する一般的な残りの工程に続いて、リリース層が堆積されパターン化される。シリコンを裏面エッチングして、基板を貫通する開口部を形成する。ここで、裏面エッチングは、Ｃｒまたはポリイミド上で停止させるか、Ｃｒまたはポリイミドはエッチングされない。その後、Ｏ２ＲＩＥ工程が裏面に施され、リリース層を露出する、露出されたポリイミドをエッチングする。ＣｒディフレクタはＣｒ上方のポリイミドがエッチングされることを防止する。リリース層がエッチングされ除かれると、フレキシブル膜に形成されたフラップは自由になる。Ｃｒ層６９０と（Ｃｒのマスキングによりエッチングされていない）Ｃｒ上のポリイミド層３０とは、ディフレクタとして作動する。二つの層（つまりＣｒとポリイミド）はお互いに付着したままである。バルブの開口部を覆うフレキシブル膜のフラップの形成は、ディフレクタの形成には影響を受けない。
【００４１】
図７に示す他の実施例においては、固定された複合体１３０に対するフレキシブル複合体５０の静摩擦が抑制されている。電気的な動作（開閉動作）の間に流体や他の不純物がアクチュエータの表面上に堆積してしまうと、静摩擦が生じる。固定された複合体に対してフレキシブル複合体を平らに保持するために必要な電圧が切られた際に、静摩擦により、フレキシブル複合体が固定された複合体から離れて曲がることが妨げられる。例えば、電圧が切られた時にフレキシブル複合体及び固定された複合体の表面が水や油により濡れている場合に、中間の流体層により生じた表面張力がフレキシブル複合体を復元させるストレスよりも大きいと、フレキシブル複合体は固定された複合体から離れるように曲がらない。
【００４２】
静摩擦を減少させるために、本発明の実施例では、非湿潤層（例えば、疎水性層や疎油性層）７１０、７２０、７３０を、固定された複合体１３０の上側表面、フレキシブル複合体５０の下側表面、フレキシブル複合体５０の上側表面の少なくとも一つまたはそれ以上に配置する。代わりに、所定の非湿潤層が適切な誘電または力学的特性を有しているのであれば、層３０、６０、６２を非湿潤層７１０、７２０、７３０に取り替えることができる。反対に、層３０、６０、６２自体が非湿潤層７１０、７２０、７３０として役に立つ場合もある。
【００４３】
非湿潤層７１０、７２０、７３０は、例えば水や油といった好ましくない湿潤な化合物が付着することを抑制するかまたは、化合物が連続的な膜ではなくてビーズ状になるようにする。非湿潤層は、表面に置かれた流体の接触角を増加させ、流体が、表面上でドロップ状またはビーズ状になるようにする材料である。非湿潤性の特徴のため、接触角が９０°以上であることが好ましい。接触角が小さいと、流体は表面を濡らすか拡散してしまい、ドロップ状またはビーズ状にならない。湿潤的な特性により、固定された複合体に対するフレキシブル複合体の静摩擦が生じる。例えば、電圧が切られた時にフレキシブル複合体及び固定された複合体の表面が水または油により濡れている場合に、中間の流体層により生じた表面張力がフレキシブル複合体を復元させるストレス（曲がるようにするストレス）よりも大きいと、フレキシブル複合体は固定された複合体から離れるように曲がらない。表面が非湿潤であり、水や油がビーズ状になると、静摩擦は生じない。更には、アクチュエータの開閉動作（曲がる動作と伸びる動作）により、ビーズ状またはドロップ状の流体を装置の活性領域から押し出すこともできる。
【００４４】
水や油がアクチュエータの周囲に導入された時に、静摩擦の効果が顕著である。従って、本発明の材料の候補としては、疎水性表面、疎油性表面や化学的に不活性な表面に用いられる高分子や他の適切な材料が挙げられる。更に詳細には、高分子としては、フッ素重合体（例えば、テフロン（登録商標））、シロキサン高分子（例えば、ポリジメチルシロキサンつまりＰＤＭＳ）、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ）や、例えば、オクタデシルシラン（ＯＤＳ）、ジクロロジメチルシラン（ＤＤＭＳ）、ペルフルオロデシルトリクロロシラン（ＦＤＴＳ）が挙げられる。本発明においてこれらのコーティングは、リリースされたフラッパー装置の露出された親水性の表面、つまり固定された誘電体（例えば、ポリイミドやＳｉＯ２）や金属表面に加えられ、露出された表面は疎水性になる。例えば、高分子は、追加のスピンコート層としてアクチュエータの製造工程内に組み込まれ、同じエッチング化学（例えば、Ｏ２プラズマ）が用いられるのでポリイミド層と同時にフォトディファインされ（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｆｉｎｅｄ）、エッチングされる。例えば、フォトレジストで用いられる過剰な定着促進剤が単分子膜のみを残してスピンオフされるような定着促進工程と同様に、希釈高分子溶液を加え、高分子層が曲がる前に余剰分をスピンオフすることにより、非湿潤層が単分子膜として加えられてもよい。
【００４５】
本発明の一つの実施例では、疎水性または非湿潤層は、リリースされたアクチュエータ装置に加えられてもよい。これには、例えば、物理蒸着（例えば、真空蒸着）、化学蒸着、霧状スプレーによるスプレーコーティングや、非常に希釈な溶液を用いた浸漬コーティング等が必要である。
【００４６】
代わりに、高分子表面をプラズマ処理して、これらの表面の湿潤的特性を変えることができる。高分子表面のプラズマ処理は例えば米国特許第５１４７６７８号明細書に記載されているように当該分野において周知であり、その記載の全てが参考文献として組入れられる。この場合、追加の高分子は必要とされない。例えば、本発明において、フッ素プラズマや化学プラズマ処理（例えば、ＣＦ４、ＣＨＦ３、ＳＦ６、ＨＦ）等の表面処理を用いることが可能である。更には、本発明において水素プラズマや化学処理（Ｈ２、ＳｉＨ４、ＣＨ４、有機シラン）を用いることができ、露出された表面を疎水性にするためにリリースされたフラッパー装置の露出された親水性表面の化学的メイクアップを（ＦやＨイオンを含ませることにより）修正する。
【００４７】
本発明で説明される利点や上述の実施例の使用にも関わらず、アクチュエータの動作電圧により生じる電場に起因して、アクチュエータの誘電破壊が発生しえる。誘電破壊を防止するような測定により、アクチュエータがより高い動作電圧を採用できる。更には、誘電破壊が少なくなるより、アクチュエータへのポテンシャルの印加が保護及び増加される。
【００４８】
本発明の一実施例では、フレキシブル電極４０と固定された電極２０のエッジとコーナーにより生じた誘電破壊はアドレスされる。図８Ａに示すように、フレキシブル電極４０と固定された電極２０の階段状の配置により、各々にエッジ／コーナー８８０、８９０が生じる。エッジ／コーナー８８０、８９０により、電極４０、２０の平坦な表面に沿った電場と比較して、コーナー周辺に局所的な電場を強めることができる。誘電層３０が挿入されているにもかかわらず、電場の強化は誘電破壊につながらない。
【００４９】
本発明の一実施例において、場が強化されるポイントを形成するエッジ／コーナー８８０、８９０は、滑らかに加工されており、その場の強化されるポイントの形成が抑制されている。コーナーを滑らかにする方法の一つは、標準的な微小加工技術で下部電極を堆積及びパターン化し、周辺の領域と比較して下部電極の上側のエッジ上でより薄くなっている薄い平板材料をスピンコートすることである。その後、平板材料と下部電極に対して同等のエッチング比率を有するエッチング法でエッチングすることにより、下部電極の上側のコーナーが、周りの電極のどの部分がエッチングされるよりも前に取り除かれて、滑らかになる。代わりに、上述のグレイレベルリソグラフィを用いて、コーナーを滑らかにすることが可能である。
【００５０】
図８Ｂに示す本発明の他の実施例においては、固定された電極２０は、フレキシブル複合体５０の固定された部分７０に向かう方向に、フレキシブル電極４０があった場所を貫いて延伸されている。結果として、フレキシブル電極４０の凹状のエッジ／コーナー８８０は取り除かれ、固定された電極２０の凸状のエッジ／コーナー８９０が再配置されて、フレキシブル電極４０が、固定された電極２０のエッジ／コーナー上に配置されないようになり、電極２０、４０のエッジ／コーナー間の誘電体層３０の長さが増加している。
【００５１】
図８Ｃに示す本発明の他の実施例においては、フレキシブル複合体５０を固定された複合体１３０に付ける突出部または歯８５０により生じる誘電破壊がアドレスされている。歯の好ましい構造は、リリース層を貫通して突出し、固定された複合体の誘電体層につくようなフレキシブル複合体の下側の層に形成された構造である。固定された領域７０に垂直で近接する狭い領域内でフレキシブル複合体と固定された複合体が接続するようにリリース層が欠けていることにより、歯が形成される。歯は、固定された複合体１３０からのフレキシブル複合体５０の出口角を制御すること（好ましくは減少させること）ができる。出口角を減少させることで、動作電圧を減少させることができる。歯８５０は、アクチュエータ作成時に中間部分８０へと延伸する固定された部分７０の領域を決める。図９は、フレキシブル複合体５０が、歯の上側表面に沿って引き裂かれているポイントに向かって曲げられているフレキシブル複合体のＳＥＭ写真である。この顕微鏡写真は、フレキシブル複合体５０及び固定された複合体１３０に対する歯の関係を示す。
【００５２】
フレキシブル複合体の構成により、フレキシブル電極４０は効果的に歯の部分の内部へと下がっていき、電気的破壊は歯のコーナーで生じる。フレキシブル電極が歯の領域内で基板により近くなっている三次元コーナーが形成され、局所的な構造を有するため、このコーナーにおいて電場が集中し、また増加する。図８Ｃに示すように歯８５０のコーナーを丸くして歯８６０のようにすることにより、コーナーの鋭さが鈍くなり、誘電破壊の発生もまた減じられる。
【００５３】
本発明の他の実施例では、フレキシブル複合体５０は、例えば外側のエッジに沿って突出部分やくぼんだ部分等の表面の変化がつけられていて、ＭＥＭＳの工程に関する製造時の問題の一つを軽減する。図１０Ａはポリイミドで覆われたフレキシブル複合体５０の上面図を示す。フレキシブル複合体５０は横方向の外側のエッジ６０ｃに沿って突出部６０ａを有する。突出部６３ａは、フレキシブル複合体５０の外側のエッジから取り除かれた円形の抜き出し部により形成されたものとして示されている。
【００５４】
ＭＥＭＳ装置のスケールでは、表面の特性による力が、バルク特性のよる力を凌駕する。ウェットエッチングが完了して、フレキシブル複合体が固定された複合体からリリースされた後で、エッチング剤を取り除くための洗浄が行われ、洗浄で残った液体もまた除去される。フレキシブル複合体が適切に乾燥されていないと、結果として生じる表面張力により、フレキシブル複合体５０の一部が、固定された複合体に向けて曲げ戻されてしまう。言い換えると、リリースエッチング後にフレキシブル複合体５０が固定された複合体１３０から離れるようになっているとしても、乾燥時に生じた表面張力により、フレキシブル複合体５０が固定された複合体１３０に向かって広がり、接触する。
【００５５】
結果として、フレキシブル複合体５０は固定された複合体１３０を押す。フレキシブル複合体と固定された複合体との間に生じる静摩擦は、乾燥が終了した後でも複合体５０、１３０が保持されるのに十分な強さである。この問題を解決する方法としては、上述の非湿潤層７１０、７２０を誘電体層３０、６０上に形成すること、ドライエッチングでリリース層をエッチングすることや、例えば、気体ベースのＲＩＥ、アクチュエータの超臨界乾燥が挙げられる。
【００５６】
超臨界乾燥は、液体と気体状態の間の臨界点を用いる。臨界圧力以上で、超臨界流体を加圧し、臨界温度以上で過熱し、その後上昇した温度でチャンバを減圧することにより、超臨界流体は、液体‐気体の境界を形成せずに、気体へと変換される。超臨界乾燥の一例では、超臨界流体としてＣＯ２が用いられるが、これに限定されない。この例では、洗浄されたアクチュエータは水槽から、イソプロパノール槽へと移され、その後メタノール槽に移される。その後、アクチュエータとメタノールの一部が超臨界チャンバ内に配置される。チャンバ内にはＣＯ２が加えられて、チャンバ内にＣＯ２しか残らないようにパージされる。しかしながら、超臨界乾燥は完全な処理ではない。つまり、様々な液体（例えば、水、イソプロパノール、メタノール、液体ＣＯ２）がフレキシブル複合体５０の表面（つまり、ポリイミドの表面）と相異なって相互作用し、フレキシブル複合体５０が異なる曲がり方と形状を帯びる。フレキシブル複合体が基板から離れて上がるのではなくて基板に向かい下がるように曲がる洗浄槽内では、フレキシブル複合体５０の曲率が逆転するということはわかっている。この場合、フレキシブル複合体５０のエッジは、固定された複合体１３０と接触し、フレキシブル複合体は、上から見たときに凸状にもたれた形状をとる。これにより、超臨界乾燥工程の間に洗浄剤がフレキシブル複合体の下にトラップされる。このトラップされた液体は、フレキシブル複合体と固定された複合体１３０との静摩擦を生じさせる。
【００５７】
図１０Ａに示すように、突出部６０ａによって流体が外側のエッジに沿って接触する表面の領域の下を流れるようにすることにより、固定された複合体１３０とフレキシブル複合体５０との間の静摩擦は減少する。更に、図１０Ｂに示すように、外側のエッジの接触する表面上に、例えば突出部分６０ｄとくぼんだ部分６０ｂ等の変化を加えることにより、固定された複合体１３０とフレキシブル複合体５０との間の静摩擦が減少する。例えば、リリース層３４の厚さを異なるように形成することにより、外側のエッジの接触表面におけるこのような変化が形成される。フレキシブル複合体５０がリリース層上に形成されると、この変化が横方向のエッジ６０ｃの表面に転写される。乾燥時にフレキシブル複合体５０が広がると、この変化により、横方向のエッジ６０ｃと固定された複合体１３０が密封することが妨げられ、例えば液体ＣＯ２といった乾燥剤がフレキシブル複合体５０の下のエッチング剤や洗浄剤に達する。横方向のエッジ６０ｃと固定された複合体１３０が乾燥時に密封されることを妨げるのと同様の結果は、フレキシブル複合体５０の横方向のエッジ６０ｃに突出部分の変化６０ｄを与えることによっても得ることができる。
【００５８】
従って、本発明は、従来の微小アクチュエータが抱える共通の問題を軽減または解消するアクチュエータの様々な実施例を提供する。本発明の実施例の一部または全てを含むアクチュエータの製造には、一般的に、上述の特許文献１に詳述されている従来のマイクロリソグラフィを用いることができる。しかしながら、本発明に適した製造工程の詳細について下記に例示する。
【００５９】
図面の構成要素を参照すると、基板１０は、静電ＭＥＭＳ装置が構成される平面１２を画定する。一つの実施例においては、シリコン基板を貫通するアスペクト比の高いホールをエッチングする性能がもっとも良いので、基板にはシリコンウェーハが含まれる。しかしながら、平面を有する他の適切な基板材料も用いることができる。他の半導体、ガラス、プラスチックや他の材料も基板として用いられる。例えばディフレクタ５９０といった向きをそらす構造を形成するためには、クロム等の金属層が配置されパターン化される。クロム層は、例えば開口部のキャップ３１０などの硬化膜としても用いることができる。例えばポリイミドを貫通するバルブの開口部３２０を画定するのに用いられる酸素ＲＩＥ工程によりエッチングされないため、クロムが好ましい。更には、クロムはポリイミドとシリコンとの間の接合を良くし、リリース層を除去するために用いられる一般的なウェットエッチング剤によって損傷しない。クロムの堆積は、リフトオフ技術を用いて蒸着しパターン化することにより行うことが可能である。
【００６０】
本発明のいくつかの実施例においては、絶縁層１４が基板の平面の上に重なり、電気的な絶縁を与える。ある実施例においては、絶縁層１４には、例えばポリイミド等の非酸化物ベースの高分子が含まれる。特定の実施例においては、リリース層を除去する処理に特定の酸が用いられていると、酸化物ベースの絶縁体を使用することができない。リリース層の材料と適合した酸またはエッチング剤をリリース層を除去するのに用いるのであれば、他の絶縁体や酸化物ベースの絶縁体も用いられる。例えば、エッチング剤にフッ化水素酸が含まれていないのであれば、絶縁層として二酸化シリコンが用いられる。微小電子基板の平面上に適切な材料を堆積することにより、絶縁層が形成される。スピンコート工程を用いてポリイミドを堆積させ、酸素ＲＩＥプラズマ工程で膜をエッチングしてパターン化する。代わりに、フォトイメージポリイミド材料を堆積させ、紫外線に露出させることによりパターン化可能である。
【００６１】
本発明の一つの実施例においては、下にある絶縁層１４の表面に固定された略平面な層として基板電極２０が堆積される。ある実施例においては、基板電極２０は絶縁層１４の上側表面に堆積された金の層を含む。クロムの薄膜層が基板電極２０の上に堆積されてもよく、基板に対してより良く付着するようになる。代わりに、リリース層を処理する際に破壊されないのであれば、他の金属や導電性材料を用いることもできる。リフトオフ技術を用いて、Ｃｒ及びＡｕ膜を蒸着させパターン化することが可能である。所望の静電力を作り出せるように、基板電極２０の表面領域と形状とは変形させることができる。
【００６２】
本発明のある実施例においては、第２絶縁層３０を基板電極２０上に堆積することができ、基板電極２０を電気的に絶縁し、フレキシブル電極４０に対する電気的短絡を防止する。基板電極２０とフレキシブル複合体５０との間の所定の厚さを有する誘電体層として、第２絶縁層は与えられる。ある実施例においては、第２絶縁層にはポリイミドが含まれるが、リリース層の処理に対して耐性を有する他の無機誘電体や高分子も用いられ得る。第２絶縁層３０は略平面な表面３２を有する。
【００６３】
本発明において、リリース層は、例えば固定された複合体１３０からフレキシブル複合体５０の上側構造を構築するために利用される。リリース層３４は、上に重なるフレキシブル複合体５０の中間部分８０及び末端部分１００の下側表面の平らな表面３２となるように堆積される。リリース層は、下側の表面に固定されないフレキシブル複合体部分の下方の領域にのみ加えられる。ある実施例においては、リリース層には、酸が加えられた時にエッチングにより取り除かれるような酸化物や他の適切な材料が含まれる。フレキシブル複合体５０の中間部分８０の厚さが減少するように、リリース層を堆積またはエッチングしてもよく、リリース層がエッチングで取り除かれた後のギャップ１２０が小さくなり、階段状の表面が形成される。
【００６４】
上に重なる層を堆積させた後に、例えばフッ化水素酸エッチング等の標準的な微小加工の酸性エッチングによりリリース層を除去する。リリース層が取り除かれると、フレキシブル複合体５０の中間部分と末端部分は下にある表面３２から分離され、その間に空隙が設けられる。ある実施例においては、リリース層はＰＥＣＶＤにより蒸着されたＳｉＯ２である。リリース層はフォトレジストマスキング層を用いてパターン化され、ウェットＨＦや他の酸性エッチング、ＲＩＥエッチングのどれかを用いて、ＳｉＯ２が溶解される。フレキシブル複合体５０周囲のアンカーや凹部へ階段状の表面を形成することについても同様に、フォトレジストマスキング層を用いて、ウェットＨＦエッチング、他の酸性エッチングまたはＲＩＥエッチングのどれかを用いて行われる。
【００６５】
フレキシブル複合体５０の層は平面３２の上に重なり、リリース層が除去される前にはリリース層の上に重なる。層は垂直方向に配置されているが、その一部分はフレキシブル複合体に沿って水平方向に配置されている。周知の集積回路製造工程を用いて、フレキシブル複合体５０を含む層を構築することができる。高分子膜６０の第１層が、リリース層と平面３２の露出された領域に加えられる。ポリイミドを高分子膜の第１層として用いることができるが、リリース層の処理に適合する高分子や無機材料を含む他のフレキシブル薄膜を用いることもできる。最小の構成としては、高分子膜６０の第１層とフレキシブル電極４０の第２層の二層構造でフレキシブル複合体５０を形成することができる。代わりに、最小構成の二層構造は、フレキシブル電極４０の第１層と高分子膜６２の第２層を含んでもよい。フレキシブル複合体５０は、これら三つの層の全てを含むことも可能である。
【００６６】
フレキシブル伝導材料の層を備えたフレキシブル電極４０は、高分子膜６０の第１層の上に重なるように堆積される。ある実施例においては、フレキシブル電極４０は金を含むが、例えば導電性高分子フィルム等の他の耐酸性でフレキシブルな導電体を用いてもよい。フレキシブル電極４０の表面領域や構造は所望の静電力を形成するように変化させることができ、屈曲点１０５からの距離の関数として静電力を変化させることができる。
【００６７】
本発明のいくつかの実施例においては、フレキシブル高分子膜６２の第２層がフレキシブル電極層４０の上に加えられる。代わりに、フレキシブル電極上にクロムの薄膜層を堆積させて、層状の高分子膜の接着をよくすることができる。金の層が使われている場合には、近接する材料と金との接着をよくするために必要であればクロムを加えることができる。一般的に高分子膜はフレキシブルで、電極層４０と異なる熱膨張係数を有する。電極層４０（及び含まれている場合にはバイアス層１１０）と、フレキシブル複合体の高分子膜は異なる比率で膨張するので、フレキシブル複合体は、熱膨張係数の高い層に向かって曲がる。ある実施例においては、ポリイミドがバイアス層として用いられ、スピンコート工程を用いて堆積される。
【００６８】
バルブの開口部３２０上の硬化層は、ポリマー層６２の上面上に金属膜を堆積することにより形成可能である。本発明のある実施例においては、金属は金であり、クロムの接着層と共に、リフトオフ技術を用いて蒸着させパターン化させて用いられる。リリースエッチングに対する化学耐性並びに、適切な機械的強度や硬度を有する金属や他の材料も使用可能である。
【００６９】
フレキシブル複合体５０が完成した後には、次の段階として、基板を貫通するバルブの開口部３２０が形成される。基板の背面に加えられたフォトレジストマスクを用いて、ディープシリコンＲＩＥが、基板１０を貫通してエッチングするために行われ、絶縁層１４またはディフレクタ５９０上で停止される。その後、酸素ＲＩＥを用いてエッチングが続行され、リリース層が露出されるまでまた背面からエッチングされる。その後、リリース層はウェットＨＦエッチングを用いてエッチングされ、フレキシブル複合体の膜を基板から自由にすることができる。
【００７０】
その後、基板は洗浄され、基板とフレキシブル膜との静摩擦を避けるために超臨界乾燥機内で乾燥される。露出された表面のどちらかに疎水性表面処理を施すことが可能で、疎水性の特性を作り出すために、高分子材料を塗布するか、プラズマまたは化学処理により露出された表面が加工される。バルブの開口部を介して導入される流体の汚染物が存在しても、疎水性の表面により装置が作動する。疎水性表面処理により、露出した表面に流体が堆積して生じるフレキシブル複合体部分と基板との間の静摩擦が抑制される。
【００７１】
上述のように、静電アクチュエータには多数の応用があり、光学シャッター、無線周波数移相器、赤外線検出器用チョッパー、微小アクチュエータ、電気的スイッチ、バルブ、可変無線周波数キャパシタが挙げられる。本発明の様々な実施例は、個々にまたは組み合わせて、これらの応用に用いられる。
【００７２】
本発明のアクチュエータを利用する応用の一つの例としては、継電器におけるオーバードライブ構造を備えた電気的スイッチである。この応用においては、接触部が、フレキシブル複合体５０の裏面に備えられ、他の接触部が固定された複合体１３０の表面に備えられる。図１１に示すように、二つの接触部２２及び２６配置され、フレキシブル膜が基板に引き寄せられて下がって来た時に、接触部２２、２６がそれぞれスイッチ２３、２７に接触する。接触部の間のリリース膜が周りの接触部と同じ厚さであるならば、リリース膜がエッチングされて接触部が閉じる時に、最良の場合でも接触部は単に接触するだけであり、接触表面が閉じようとする強い力を有さない。何故ならば、作動電極が接触部の周りしか取り囲まないからである。接触領域上のリリース膜を（全領域または一部の領域）薄くすることにより、フレキシブル膜が基板に引き寄せられて下がって来た時に、接触部がお互いにまず接触し、その後回りの電極領域が接触するようになる。これにより、閉じようとする力の一部が、作動電極から接触領域に伝わり、電気的接触がよくなり、抵抗が低くなる。
【００７３】
他の例としては、固定された複合体に開口部が設けられた本発明によるアクチュエータ装置が挙げられ、気体または流体のバルブ装置として用いられる（例えば、図３、４Ａ、４Ｂの開口部を参照）。バルブ装置は、固定された複合体を貫通するアスペクト比の高い開口部をエッチングすることにより形成することが可能で、例えば、ディープＲＩＥを用いたシリコン基板が挙げられる。固定された複合体として使用可能な他の基板としては、ガラスや石英、プラスチックの基板が挙げられる。ディープＲＩＥに加えて、化学エッチングやレーザードリルにより、固定された複合体の開口部を形成することが可能である。バルブ装置の静電アクチュエータにより流体や気体の流れを制御することができ、固定された複合体に対してフレキシブル複合体を密閉することにより、開口部を介する気体や流体の流れが妨げられる（つまり、バルブが閉じる）。
【００７４】
本発明の他の応用としては、光学スイッチやシャッター、電磁放射を変調するチョッパーが挙げられる。光学スイッチにおいては、フレキシブル複合体の上側表面の反射角を変化させることにより、電磁放射を変調可能である。電極に電圧を印加することにより固定された複合体に対して静電アクチュエータが平坦になっていると、入射角に依存して、電圧が印加させておらずアクチュエータが曲がっている場合と比較して異なる角度で、電磁放射は静電アクチュエータから反射される。このような装置は、光学スイッチの微小ミラーアレイとして用いられる。更にまたは代わりに、フレキシブル膜は、光吸収材料を含む。光吸収の性質は電極材料に加えられるか、元々備わっている。このようにすると、例えば開口部に向かう光が、フレキシブル膜が開口部を覆う時には遮られる。図１１Ｂは本発明による微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図であり、微小機械アクチュエータにより光学アクティベーターが形成されている。要素３２５ａ及び３２５ｂは光源または光学検出器を表し、光学チャネル３２０を介して光を送受信する。
【００７５】
例えばシャッターやチョッパーにおいては、電磁放射は透明な固定された複合体を通過する。この場合、光学チャネル３２０は基板全体に構成される。固定された複合体用の透明基板の選択は、電磁放射の波長に依存する。例えば、紫外線や可視光放射に対しては、石英を用いることができ、ガラスを可視光放射に対して用いることもでき、サファイア、ＺｎＳ、ＳｉやＧＥを赤外線放射に用いることができる。この応用においては、電極に電圧を印加してフレキシブル複合体を平坦にすることにより、放射が反射するようになり、電圧が印加されていない曲がったアクチュエータによっては放射が基板を通過する。個々の装置やシャッターやチョッパーのアレイとして用いることもできるし、例えば、ＣＣＤアレイ、ＨｇＣｄＴｅ赤外線検出器、紫外線や赤外線に対するＳｉ、ＧａＡｓや他の半導体フォトダイオード、非冷却焦電またはマイクロボロメータ赤外線検出器といった変調器が必要となる電磁放射検出器と集積させて（例えばフリップチップによるハンダバンピングにより）用いてもよい。
【００７６】
上述の説明を考慮すると、本発明の多数の修正と変形が可能である。従って、本明細書の記載というよりもむしろ添付した特許請求の範囲内で本発明を実施できるということは理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】従来の微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図２】本発明によるフレキシブル膜と固定された基板層とのギャップを減少させるために段を減少させることを用いた微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図３】本発明による硬化メカニズムを備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図４Ａ】本発明によるテーパー加工されたバルブの開口部を備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図４Ｂ】本発明による細長いバルブの開口部を備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図５】本発明によるバルブの開口部上にディフレクタを備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明によるバルブの開口部上にディフレクタを備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す分解図である。
【図７】本発明によるフレキシブル膜と固定された基板層の上の非湿潤層を備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図８Ａ】局所的に電場が強化される点を示す従来の微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図８Ｂ】本発明による局所的に電場が強化される点の位置を変える微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図８Ｃ】本発明による、フレキシブル膜と固定された基板層とを付ける歯型構造を概略的に示す上面図である。
【図９】本発明による歯型構造を示すＳＥＭ写真である。
【図１０Ａ】本発明によるフレキシブル膜の下側表面に変化が与えられた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図１０Ｂ】本発明によるフレキシブル膜の下側表面に変化が与えられた微小機械アクチュエータを概略的に示す斜視図である。
【図１１Ａ】本発明による微小機械アクチュエータにより接触する電気的スイッチの接触部を備えた微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【図１１Ｂ】本発明による、微小機械アクチュエータにより光学アクティベーターが形成される微小機械アクチュエータを概略的に示す側面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０  基板
２０  固定された電極
３０  基板絶縁体
３４  リリース基板
４０  フレキシブル電極
５０  フレキシブル複合体
６０  高分子フィルム
６２  高分子フィルム
７０  固定された部分
８０  中間部分
１００  末端部分
１０５  屈曲点
１２０  空隙
１３０  固定された複合体
３１０  キャップ
３２０  開口部
４２０  開口部
５９０  ディフレクタ
６９０  クロム層
【図１】
2007535287.tif 000003
【図２】
2007535287.tif 000004
【図３】
2007535287.tif 000005
【図４Ａ】
2007535287.tif 000006
【図４Ｂ】
2007535287.tif 000007
【図５】
2007535287.tif 000008
【図６】
2007535287.tif 000009
【図７】
2007535287.tif 000010
【図８Ａ】
2007535287.tif 000011
【図８Ｂ】
2007535287.tif 000012
【図８Ｃ】
2007535287.tif 000013
【図９】
2007535287.tif 000014
【図１０Ａ】
2007535287.tif 000015
【図１０Ｂ】
2007535287.tif 000016
【図１１Ａ】
2007535287.tif 000017
【図１１Ｂ】
2007535287.tif 000018
【国際調査報告】
2007535287.tif 000019
2007535287.tif 000020