(57)【要約】      （修正有）【課題】カメラモジュールのオートフォーカス機構や手振れ補正機構などの小型の駆動機構に使える大きい駆動力と高い応答性を有し、簡単に取り付けることができる形状記憶合金薄膜アクチュエータを提供する。【解決手段】ノッチの入った外枠１がついているために形状記憶合金薄膜アクチュエータの位置決めと設置が容易であり、外枠１の両端を機械の固定部品と可動部品にそれぞれ接着した後にノッチ部３ａ及び３ｂで切断することによって、両端に橋渡しされた形状記憶合金薄膜２の強力なアクチュエータを使うことができる。さらに、形状記憶合金薄膜２は高温時に取り付け位置において引っ張り応力が働くように設計されており、ノッチ部３ａ及び３ｂの切断後に可動部品をしっかりと固定できる。【選択図】図２
2019184875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大略矩形形状をした外枠であって、当該外枠の長い辺の少なくとも１か所にＶ字型の切り込み部分を有しており、当該切り込み部分は設置後に切り離すように構成されていることを特徴として、上記外枠の２つの短辺の間に引張応力が負荷された状態で形状記憶合金薄膜が橋渡しされた形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【請求項２】
前記外枠の両端に形状記憶合金薄膜通電用の端子または配線、あるいは電流バイパス用の積層膜を備えた請求項１に記載の形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【請求項３】
前記外枠にＳｉを用いた請求項１又は２に記載の形状記憶合金薄膜アクチェータ。
【請求項４】
前記Ｓｉ基板と形状記憶合金薄膜の間にＳｉＯ２薄膜を挟んだ請求項３に記載の形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【請求項５】
前記形状記憶合金薄膜は、組成元素を、
５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉ、
１０原子％を超えて２０原子％以下のＣｕ、
残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、
Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた請求項１乃至４に記載の形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【請求項６】
前記形状記憶合金薄膜は、組成元素を、
４５原子％以上で５０原子％未満のＴｉ、
原子％で１０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）を越えて２０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）以下のＣｕ、
残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、
Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた請求項１乃至４に記載の形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【請求項７】
前記形状記憶合金薄膜は、組成元素を、
５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉ、
５原子％以上で１０原子％以下のＣｕ、
残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、
Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた請求項１乃至４に記載の形状記憶合金薄膜アクチュエータ、
【請求項８】
請求項１乃至７に記載の構造を有する第１および第２の形状記憶合金薄膜アクチュエータであって、
前記第１の形状記憶合金薄膜アクチュエータは、一端がカメラ筐体に固定され、他端がレンズユニットに固定されると共に、
前記第２の形状記憶合金薄膜アクチュエータは、一端が前記第１の形状記憶合金薄膜アクチュエータの固定されたカメラ筐体とは反対側の前記カメラ筐体に固定し、他端が前記第１の形状記憶合金薄膜アクチュエータの固定されたレンズユニットとは反対側の前記レンズユニットに固定され、
手振れ補正制御回路あるいはオートフォーカス制御回路からの制御信号を前記第１および第２の形状記憶合金薄膜アクチュエータに供給して、前記第１および第２の形状記憶合金薄膜アクチュエータのうち一方をマルテンサイト相が主相であるようにし、他方をオーステナイト相が主相であるように調整して、レンズユニットをカメラ筐体に対して往復移動させる機能を具備するように構成したカメラモジュール。
【請求項９】
請求項８のカメラモジュールを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
【請求項１０】
請求項１〜７の形状記憶合金薄膜アクチュエータを搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラモジュールのオートフォーカスや手振れ補正機構などに使える小型部品の駆動用アクチュエータに関する 。 
【背景技術】
【０００２】
近年、小型カメラのオートフォーカスや手振れ補正用に形状記憶合金ワイヤを使った駆動機構が開発されている。特許文献１にはオートフォーカス機構、特許文献２には手振れ補正機構の例が示されている。特許文献３には、これらの形状記憶合金ワイヤの使用には、（１）駆動力、（２）取り付け性、（３）応答性による制約を受けることが示されており、φ８０μｍ以上では１０Ｈｚ程度の応答性しか得られず、一方、線径を細くすると応答性は上がるもののφ４０μｍ以下では駆動力が低下して６０ｇｆ程度の発生力しか得られず、さらにφ１０μｍ以下になると取り付けが困難になることが示されている。
【０００３】
非特許文献１には１０原子％を超えるＣｕと４５原子％以上で５５原子％以下のＴｉを含むＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜は広い組成域に渡って室温以上の安定した変態温度を示し、従来のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金ワイヤに比べて格段に大きい発生力を有することが報告されている。また、非特許文献２には１０原子％Ｃｕを越えるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜はＴｉ−Ｎｉ合金薄膜に比べて室温で高荷重まで変形しても完全に形状が回復することが報告されている。
【０００４】
非特許文献３ではポリイミド基板の上に成膜した形状記憶合金薄膜上にＣｕなどの電気抵抗の小さい金属の薄膜を積層することによって電流のバイパス回路や通電端子を形成できることが報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１３７５４４号公報
【特許文献２】特許第６１３８９６９号公報
【特許文献３】特開２００６−３３６６１７号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ａ．  Ｉｓｈｉｄａ  ｅｔ  ａｌ.、  Ｊ．  Ａｌｌｏｙｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ、  ５７７Ｓ（２０１３）Ｓ１８４
【非特許文献２】Ａ．  Ｉｓｈｉｄａ、  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｔｏｄａｙ:  Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、  ２Ｓ（２０１５）Ｓ５２９
【非特許文献３】Ａ．  Ｉｓｈｉｄａ  ｅｔ  ａｌ.、  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  Ｆｏｒｕｍ、  ６５４−６５６(２０１０)２０７５.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の形状記憶合金ワイヤでは、駆動力と、応答性及び取り付け性は相反する特性であり、これらの制約の中で折り合いをつけて使用するしかなかった。
【０００８】
そこで、本発明は、従来のオートフォーカスや手振れ補正機構に使われている形状記憶合金ワイヤに比べて発生力が大きくて応答性もよく、また取り付けも簡単な形状記憶合金薄膜アクチュエータの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］大略矩形形状をした外枠であって、当該外枠の長い辺の少なくとも１か所にＶ字型の切り込み部分を有しており、当該切り込み部分は設置後に切り離すように構成されていることを特徴として、上記外枠の２つの短辺の間に引張応力が負荷された状態で形状記憶合金薄膜が橋渡しされた形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
［２］  ［１］において、外枠の両端に形状記憶合金薄膜通電用の端子または配線、あるいは電流バイパス用の積層膜を備えた形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【００１０】
［３］  ［１］〜［２］において外枠にＳｉを用いた形状記憶合金薄膜アクチェータ。
［４］  ［３］においてＳｉ基板と形状記憶合金薄膜の間にＳｉＯ２薄膜を挟んだ形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
［５］  ［１］〜［４］において形状記憶合金薄膜に５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉと１０原子％を超えて２０原子％以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
【００１１】
［６］  ［１］〜［４］において形状記憶合金薄膜に４５原子％以上で５０原子％未満のＴｉ、原子％で１０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）を越えて２０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた形状記憶合金薄膜アクチュエータ。
［７］  ［１］〜［４］において形状記憶合金薄膜に５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉ、５原子％以上で１０原子％以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いた形状記憶合金薄膜アクチュエータ
【００１２】
［８］は、一端をカメラ筐体に固定して他端をレンズユニットに固定した［１］〜［７］の形状記憶合金薄膜アクチュエータを対にしてお互いに拮抗するような形態で配置し、手振れ補正制御回路あるいはオートフォーカス制御回路からの制御信号を前記形状記憶合金薄膜アクチュエータに供給して、レンズユニットをカメラ筐体に対して往復移動させる機能を具備するように構成したカメラモジュール。
【００１３】
[９]は、[８]のカメラモジュールを搭載したことを特徴とするカメラ付き携帯電話。
[１０]は、[１]〜[７]の形状記憶合金薄膜アクチュエータを搭載したことを特徴とする電子機器。
【発明の効果】
【００１４】
［１］によれば、ノッチ（Ｖ字型の切り込み）付の外枠が形状記憶合金薄膜の両端を固定するまでの支持枠となり、微小部品への形状記憶合金薄膜アクチュエータの位置決めと設置が容易になる。外枠の両端を静止対象物と可動対象物に固定した後は、ノッチ部分で切断して形状記憶合金薄膜をフリーにすれば、最大４％までの変態に伴う形状記憶合金薄膜の伸縮を使って可動対象物を動かすことができる。また、薄膜に残留した引張応力によって、ノッチを切断して形状記憶合金薄膜を開放した後も、加熱時に取り付けた位置で可動部品をしっかりと固定することができる。
【００１５】
［２］によれば、形状記憶合金薄膜への通電を容易にしたり、固定した対象物側に通電のための端子を集めることができる。また、電流バイパス用の薄膜を形状記憶合金薄膜の上に積層化することにより、アクチュエータ部以外の形状記憶合金薄膜の余分な加熱を防いで消費電力の低下や応答速度の向上が得られる。
［３］によれば、半導体プロセスを利用して、［１］の支持枠と形状記憶合金薄膜アクチュエータを一体化して作ることができるため、大量に安く生産することができる。また、熱ひずみを利用して、形状記憶合金薄膜に付与する引張応力を制御することができる。
【００１６】
［４］によれば、Ｓｉの枠と形状記憶合金薄膜の間にＳｉＯ２薄膜を挿入することにより、界面での脆いＮｉ珪化物の形成を防いで形状記憶合金薄膜と外枠の密着性を向上させることができる。また、Ｓｉ基板と形状記憶合金薄膜の間の絶縁をとって、電流を形状記憶合金薄膜のみに流すことができる。  
【００１７】
［５］〜［７］によれば、Ｔｉ−Ｎｉ合金ワイヤより変態温度が高くて温度ヒステリシスが小さく、発生力が大きくてかつ応答性に優れた形状記憶合金薄膜アクチュエータを作製することができる。
［５］と［６］の発明によれば、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金ワイヤよりも発生力が格段に大きく、また特性の組成依存性が小さいために組成制御が難しいスパッタリングにおいても安定した特性（大きい発生力、高い応答性、高い変態温度）を示す形状記憶合金薄膜アクチュエータを安価で大量に製造することができる。
［７］によれば、［６］に記載の薄膜よりも変態温度が高くて信頼性に優れた形状記憶合金薄膜アクチュエータを得ることができる。
【００１８】
［８］によれば、一端をカメラ筐体に固定して他端をレンズユニットに固定した［１］〜［７］の形状記憶合金薄膜アクチュエータを対にしてお互いに拮抗するような形態で配置することにより、手振れ補正制御回路あるいはオートフォーカス制御回路からの制御信号を前記形状記憶合金薄膜アクチュエータに供給してレンズユニットをカメラ筐体に対して往復移動させる機能を具備するように構成したカメラモジュールを提供できる。
【００１９】
[９]によれば、[８]のカメラモジュールを搭載したことを特徴として、大きい駆動力を有するカメラを備えた携帯電話を提供できる。
[１０]によれば、[１]〜[７]の駆動力が大きくて応答性の高いアクチュエータを具備した電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】本発明による形状記憶合金薄膜アクチュエータの様々な形態を示す図である。図１Ａ（ａ）は形状記憶合金薄膜の長手方向に２箇所のノッチを有する最も簡単な外枠付きの形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図１Ａ（ｂ）は４箇所のノッチを有する外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図１（ｃ）は両端に端子台を設けた外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図１Ａ（ｄ）は複数のアクチュエータを有する外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図１Ａ（ｅ）は片側に端子台を集めた外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図１Ａ（ｆ）はアクチュエータ部以外の形状記憶合金薄膜に電流バイパス層を積層させた外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータを示している。
【図１Ｂ】図１Ｂ（ｇ）は外枠の長辺を１本にした形状記憶合金薄膜アクチュエータを示している。
【図２】形状記憶合金薄膜の形状を変えて作製した例を示す図である。図２（ａ）は肩付きの形状記憶合金薄膜アクチュエータ、図２（ｂ）は蛇行した形状記憶合金薄膜アクチュエータを示している。
【図３】外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータの作製例を示す図である。図３（ａ）は熱酸化させたＳｉ基板上に形状記憶合金薄膜を作製して結晶化熱処理、（ｂ）は希釈したＨＦ／ＨＮＯ３による形状記憶合金薄膜のパターニング、図３（ｃ）はバッファード硝酸によるＳｉＯ２の窓開け加工、図３（ｄ）はＫＯＨによるＳｉの異方性エッチング、図３（ｅ）はバッファード硝酸によるＳｉＯ２の除去、図３（ｆ）はＣｕの成膜、図３（ｇ）は希硝酸によるＣｕ膜のパターニングを示している。
【図４】手振れ補正機構への本発明のアクチュエータの設置例である。図４（ａ）はレンズユニットを片方に寄せて外枠付きアクチュエータを設置し、両端を固定部品と可動部品にそれぞれ、接着剤等で固定する。固定後に４か所あるノッチ部分で切断を行って、形状記憶合金薄膜をフリーにする。図４（ｂ）は他の端までレンズユニットを移動させた後、可動部品と固定部品に２個目の外枠付きのアクチュエータの両端を固定した後、４か所のノッチ部分を切断して形状記憶合金薄膜をフリーにする。図４（ｃ）は最初に設置した形状記憶合金薄膜に通電するとレンズユニットは左に移動する。なお、図４では、図面をわかりやすくするために形状記憶合金薄膜の伸縮は誇張されている。実際の伸縮は形状記憶合金薄膜の最大回復ひずみに相当する４％程度である。
【図５】Ｔｉ５１．５Ｎｉ３３．１Ｃｕ１５．４合金薄膜と市販のＴｉ５０Ｎｉ４２．８Ｃｕ７．２線材の形状記憶特性を比較した図である。（非特許文献１からの抜粋）
【図６】Ｔｉ５０．２Ｎｉ３０Ｃｕ１９．８合金薄膜とＴｉ５１．１Ｎｉ４８．９合金薄膜の室温における応力−ひずみ曲線を比較した図である。矢印は、変形、除荷後に加熱によって回復したひずみを示す。（非特許文献２からの抜粋）
【００２１】
以下に、図１〜６を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）には外枠１の両端に橋渡しするように形成された記憶合金薄膜２を示す。外枠１には長手方向に沿って２箇所にノッチ３ａ、３ｂが入っており、設置後にノッチの箇所で切断して形状記憶合金薄膜２をフリーにすることで形状記憶合金薄膜の伸縮を利用できる。通常の手振れ補正で使う形状記憶合金ワイヤは２５μｍΦで断面積は４９０μｍ２なので、５μｍの厚さの形状記憶合金薄膜では幅１００μｍで同等の力を発揮できる。さらに幅を増やせば、応答性を犠牲にすることなく、より大きなパワーを得ることができる。ノッチ３ａと３ｂは図面では水平方向に入っているが、紙面に垂直な方向に入っていてもよい。また、内側にあってもよい。
【００２２】
形状記憶合金薄膜としては、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｈｆ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｚｒ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ合金などの形状記憶効果を示す合金の薄膜ならなんでもよいが、とりわけ５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉ、５原子％以上で２０原子％以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜あるいは４５原子％以上で５０原子％未満のＴｉと原子％で１０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）を越えて２０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いることにより、Ｔｉ−Ｎｉ合金よりも変態温度が高くて温度ヒステリシスが小さく、発生力が大きくてかつ応答性に優れた形状記憶合金薄膜アクチュエータを作製することができる。
【００２３】
好ましくは、５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉと１０原子％を超えて２０原子％以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜あるいは４５原子％以上で５０原子％未満のＴｉと原子％で１０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）を超えて２０＋１．６×（５０−Ｔｉの原子％）以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いることにより、特性の組成依存性を小さくすることができて組成制御が難しいスパッタリングにおいても安定した特性（大きい力、高い応答性、高い変態温度）を示す形状記憶合金薄膜アクチュエータを安価で大量に製造することができる（非特許文献１）。また、同じ断面積でも従来のＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ形状記憶合金ワイヤに比べて大きい発生力を得ることができる。
【００２４】
より好ましくは、５０原子％以上で５５原子％以下のＴｉと１０原子％を超えて２０原子％以下のＣｕ、残部をＮｉおよび不可避的不純物とする、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いることにより変態温度がより高くて信頼性に優れた形状記憶合金薄膜アクチュエータを製造できる。
【００２５】
図１（ｂ）は外枠１の長手方向に４箇所のノッチ３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄを入れて、外枠の不要な部分を除去できるようにしたものである。外枠の材料としては、Ｓｉまたは金属箔あるいは樹脂が使える。図１（ｃ）は両端にＣｕ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ等で端子４ａと４ｂを付設したものである。非特許文献３に開示されているように通常の形状記憶合金はハンダ付けができないが、このような端子を作ることによって形状記憶合金薄膜へのハンダ付けが可能になる。図１（ｄ）は複数の形状記憶合金薄膜に分けた形態である。このように個々のアクチュエータの熱容量を小さくすることにより、冷却速度を早くでき、また薄膜の幅を小さくすることで形状記憶合金薄膜の両端固定部近くでの破断を防ぐことができる。
【００２６】
図１（ｅ）は、端子を固定対象物に取り付ける片側に集めたものである。これにより形状記憶合金薄膜と導線の接合の信頼性を向上させることができ、また可動部品にじゃまな配線をしなくて良いことから、アクチュエータを設置する対象の小型機械の設計の自由度を上げることができる。図１（ｆ）では、さらにアクチュエータとして使わない部分にＣｕ等の電気抵抗の小さい薄膜を成膜することにより、非特許文献３に開示されているように、電流のバイパス回路５ａ、５ｂ、５ｃを作って消費電力を下げ、また余分な部分の加熱を防ぐことができて冷却速度を速くすることができる。なお、外枠の長辺は図１（ｇ）に示すように１本の場合もある。
【００２７】
図２には、形状記憶合金薄膜の形状を変えた形状記憶合金薄膜アクチュエータを示す。図２（ａ）は肩付きの形状記憶合金薄膜アクチュエータであり、破断しやすい形状記憶合金薄膜の根元に肩を付けることで破断を防ぐことができる。図２（ｂ）は蛇行した形状をもつ形状記憶合金薄膜アクチュエータであり、この形状にすることで、形状記憶合金薄膜アクチュエータのストロークを増やすことができる。
【００２８】
図１に示すような外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータは、例えば図３のような半導体プロセスを利用することによって外枠、形状記憶合金薄膜、ノッチ、端子及びバイパス回路を一体化して作製することができる。図３は作製の１例を示すが、この方法に限定するものではない。図３（ａ）では、熱酸化によってＳｉ基板７上に作製したＳｉＯ２膜６ａの上にスパッタリングによって形状記憶合金薄膜２を成膜する。成膜後の薄膜はアモルファスであるので４００℃以上で結晶化の熱処理を行う。
図３（ｂ）では、形状記憶合金薄膜２の上にネガレジストをスピンコートしてフォトエッチングによるパターニングを行い、レジストをマスクにして形状記憶合金薄膜２の必要としない部分を希釈したＨＦ／ＨＮＯ３でエッチング除去するか硫酸/メタノール混合液などによって電解エッチングする。
【００２９】
図３（ｃ）では同様なフォトリソグラフィー技術を使ってバッファード硝酸によるＳｉＯ２膜６ｂの窓開け加工を行い、図３（ｄ）でＳｉＯ２膜６ｂをマスクとして、ＫＯＨあるいはＥＤＰ（エチレンジアミンピロカテコール）によるＳｉ基板７の異方性エッチングによって外枠以外のＳｉ基板を取り除いた後、図３（ｅ）で露出したＳｉＯ２膜６ａをバッファード硝酸で除去することにより形状記憶合金薄膜２の両端が外枠に固定された図1（ａ）のような構造ができる。この際、形状記憶合金薄膜２は、結晶化熱処理後に残る熱ひずみによってＳｉの外枠に引っ張られるので、撓むことなく形状記憶合金薄膜を外枠に張ることができる。また、薄膜に残留した引張応力により、ノッチを切断して形状記憶合金薄膜２をフリーにした後も、外枠付きの形状記憶合金薄膜アクチュエータを貼り付けた位置で加熱時に可動部品をしっかりと固定することができる。この付加的な引張応力の大きさは熱処理によって設定でき、最大５００ＭＰａの大きい力を付与することもできる。なお、Ｓｉ基板上のＳｉＯ２膜は、図３（ｅ）の左半分と右半分で示すように、除去してもよいし、また、残してもよい。ＳｉＯ２膜を残した右半分ではＳｉ/ＳｉＯ２界面での剥離を防ぐことができる。外枠のノッチは、図３（ｄ）に示されたようなＳｉの異方性エッチングあるいはＳＦ６ガスを使った等方性エッチングよって作製される。
【００３０】
さらに端子やバイパス回路を付設する場合は、図３（ｆ）のように形状記憶合金薄膜２の上にＣｕ等の電気抵抗の低い薄膜を成膜した後、図３（ｇ）でフォトリソグラフィー技術を使って端子やバイパス回路として残す部分にマスクを施し、不要な部分を希硝酸によって除去する。
【００３１】
図４は、本発明のアクチュエータの手振れ補正機構への設置例である。図４（ａ）では、レンズユニット９を片側に寄せた状態で、本発明の外枠付きアクチュエータ１０ａの両端を、それぞれベース１１の固定部分と可動レンズユニット９に固定する。固定した後に外枠1をノッチ部分３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄで切断することによって形状記憶合金薄膜２ａと２ｂをフリーにする。図４（ｂ）では、レンズユニット９を片側に移動させて、もう一つの外枠付きのアクチュエータ１０ｂの両端をレンズユニット９とベース１１に固定する。この際、最初に設置した形状記憶合金薄膜２ａと２ｂは室温で柔らかいマルテンサイト相になっているので容易に変形する。２つめの外枠付きアクチュエータ１０ｂを固定したら、ノッチ部分３ｅ、３ｆ、３ｇ及び３ｈで切断して、形状記憶合金薄膜２ｃと２ｄをフリーにする。
【００３２】
図４（ｃ）で端子４ａ、４ｂ、４ｃ及び４ｄに導線１２ａ、１２ｂ、１２ｃ及び１２ｄをつなぎ、最初に設置した形状記憶合金薄膜２ａと２ｂに通電加熱を行うと高温相になって元の形状に戻るので、レンズユニット９は左側に戻る。次に最初の形状記憶合金薄膜２ａと２ｂの通電を切って、２番目に設置した形状記憶合金薄膜２ｃと２ｄに通電すると、１番目の形状記憶合金薄膜２ａと２ｂはマルテンサイト相になって柔らかくなるが、２番目の形状記憶合金薄膜２ｃと２ｄは高相相になって元の形状に戻るので、レンズユニット９は右側に動く。このようにしてレンズユニットは往復運動が可能になる。このような１対の形状記憶合金薄膜アクチュエータ１３ａと１３ｂによる駆動機構は、カメラユニットの周囲４辺につけられるので手振れ補正に必要なＸ―Ｙ軸のレンズ移動を可能にすることができる。
【００３３】
図５はスパッタリングで作製したＴｉ５１．５Ｎｉ３３．１Ｃｕ１５．４合金薄膜（厚さ８μｍ、幅４００μｍ、長さ５ｍｍ）の形状記憶特性を市販のＴｉ５０Ｎｉ４２．８Ｃｕ７．２線材（直径５０μｍ）の形状記憶特性と比較（非特許文献１）したものである。線材では１００ＭＰａの荷重で塑性ひずみが見られるのに対してＴｉＮｉＣｕ合金薄膜では４００ＭＰａの大きい応力を負荷しても形状は完全に元に戻る。このことは厚さ８μｍ、幅４００μｍのＴｉＮｉＣｕ合金薄膜で１３０ｇｆの力を出せることを意味している。さらに温度ヒステリシスが小さく、変態温度も高いことがわかる。
【００３４】
図６は、Ｔｉ５１．１Ｎｉ４８．９合金薄膜とＴｉ５０．２Ｎｉ３０Ｃｕ１９．８合金薄膜の応力−ひずみ曲線（非特許文献２）を示す。ＴｉＮｉ合金のように形状変化がＢ１９’変態によるものは、大きい力が加わると伸びきってしまい塑性ひずみが導入される。しかし、１０原子％を超えるＣｕを含むＴｉＮｉＣｕ合金の変態ひずみはＢ１９変態によるものであり、伸びきって応力が急激に増加する領域においても２段目のＢ１９→Ｂ１９’変態が起きて、塑性ひずみが発生せず、高温に加熱すると形状は完全に元に戻る。このことは、本発明のように室温で形状記憶合金薄膜をハンドリングする際に、不用意に大きな力を加えても加熱すれば形状が元に戻ることを意味しており、形状記憶合金薄膜アクチュエータの信頼性を高めることができる。
【００３５】
１０原子％を超えるＣｕと４５〜５５原子％のＴｉを含むＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜の変態温度は組成にほとんど依存性しないために、スパッタリングのような組成制御が難しいプロセスにおいても安定して変態温度の高い薄膜が作製できることが知られている（非特許文献１）。そのため、本発明により、バルク材では鋳造性や加工性が悪くて作製できない１０原子％を越えるＴｉ−Ｎｉ−Ｃｕ合金薄膜を用いることによって、１０原子％以下のＣｕを含む従来の形状記憶合金ワイヤよりも大きい力を発生できるアクチュエータをカメラモジュールの駆動機構に利用することができる。
【００３６】
なお、上記の実施例においては、形状記憶合金薄膜アクチュエータとして種々の実施例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、当業者として、形状記憶合金薄膜アクチュエータとして自明な構造を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の形状記憶合金薄膜アクチュエータは、大きい駆動力と高い応答性を有し、簡単に取り付けることができるので、カメラモジュールのオートフォーカス機構や手振れ補正機構などの小型の駆動機構に使える。
【符号の説明】
【００３８】
１  外枠
２  形状記憶合金薄膜
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ      形状記憶合金薄膜
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ  ノッチ（切り欠き）
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ      端子
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ    電流バイパス回路
６ａ、６ｂ        ＳｉＯ２膜
７  Ｓｉ基板
８、８ａ、８ｂ  Ｃｕ膜
９  レンズユニット
１０ａ、１０ｂ    外枠付き形状記憶合金薄膜アクチュエータ
１１  ベース
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ      導線
１３ａ、１３ｂ    形状記憶合金薄膜アクチュエータ
【図１Ａ】
2019184875.tif 000003
【図１Ｂ】
2019184875.tif 000004
【図２】
2019184875.tif 000005
【図３】
2019184875.tif 000006
【図４】
2019184875.tif 000007
【図５】
2019184875.tif 000008
【図６】
2019184875.tif 000009