(57)【要約】【課題】十分なコンタクト力とスティクション不良に対する耐性とを有しつつ、駆動電圧を低減する。【解決手段】静電型アクチュエータは、基板１１と、この基板の上方にそれぞれ分離して配置された第１及び第２の下部電極１４ａ、１４ｂと、第１及び第２の下部電極の上方に空洞部１９を有して配置され、第１の上部電極３１ａと第２の上部電極３１ｂと第１及び第２の上部電極の間に配置された第３の上部電極２１とを有し、第１の上部電極は第１の下部電極と対向しかつ第１の下部電極に対して斜めに配置され、第２の上部電極は第２の下部電極と対向しかつ第２の下部電極に対して斜めに配置され、第１及び第３の上部電極の第１の境界部分は凸状であり、第２及び第３の上部電極の第２の境界部分は凸状であり、第１の下部電極と第１の上部電極との間及び第２の下部電極と第２の上部電極との間に電位差を印加することで前記第３の上部電極を駆動する電極部と、第１及び第２の境界部分に互いに分離して配置された第１及び第２の層４１ａ、４１ｂとを具備する。【選択図】      図２
2008278634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の上方にそれぞれ分離して配置された第１及び第２の下部電極と、
前記第１及び第２の下部電極の上方に空洞部を有して配置され、第１の上部電極と第２の上部電極と前記第１及び第２の上部電極の間に配置された第３の上部電極とを有し、前記第１の上部電極は前記第１の下部電極と対向しかつ前記第１の下部電極に対して斜めに配置され、前記第２の上部電極は前記第２の下部電極と対向しかつ前記第２の下部電極に対して斜めに配置され、前記第１及び第３の上部電極の第１の境界部分は凸状であり、前記第２及び第３の上部電極の第２の境界部分は凸状であり、前記第１の下部電極と前記第１の上部電極との間及び前記第２の下部電極と前記第２の上部電極との間に電位差を印加することで前記第３の上部電極を駆動する電極部と、
前記第１及び第２の境界部分に互いに分離して配置された第１及び第２の層と
を具備することを特徴とする静電型アクチュエータ。
【請求項２】
前記第１及び第３の上部電極は、互いに分離して形成され、かつ、前記第１の層で接続されており、
前記第２及び第３の上部電極は、互いに分離して形成され、かつ、前記第２の層で接続されており、
前記第１及び第２の層は、絶縁層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電型アクチュエータ。
【請求項３】
前記第１の層は、前記第１の上部電極の一辺のみに繋がるように形成され、
前記第２の層は、前記第２の上部電極の一辺のみに繋がるように形成され、
前記第１及び第２の層は、前記一辺に略垂直な方向に沿ってスリットがそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電型アクチュエータ。
【請求項４】
前記第３の上部電極に接続された梁と、
前記梁に接続された第１のアンカーと、
前記第１及び第２の上部電極のいずれか一方に接続されたばね構造部と、
前記ばね構造部に接続された第２のアンカーと
をさらに具備し、
前記第３の上部電極から前記第１のアンカーに至るまでの第１のばね定数は、前記第１及び第２の上部電極のいずれか一方から前記第２のアンカーに至るまでの第２のばね定数よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の静電型アクチュエータ。
【請求項５】
前記第３の上部電極に接続された梁と、
前記第１及び第２の上部電極のいずれか一方に接続されたばね構造部と
をさらに具備し、
前記梁を構成する配線の太さは、前記ばね構造部を構成する配線の太さよりも太いことを特徴とする請求項１に記載の静電型アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロマシン又はＭＥＭＳ（Micro-Electro-Mechanical Systems）技術を利用して作成した静電型アクチュエータに関するものであり、特に、静電型アクチュエータを利用したスイッチや可変容量等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電型アクチュエータを利用したＭＥＭＳスイッチは、例えば特許文献１や非特許文献１に開示されている。ＭＥＭＳスイッチを閉状態にするには、静電型アクチュエータの上部電極及び下部電極間に電位差を与え、この上部電極及び下部電極間の静電引力が梁のばねの力を上回るようにする。
【０００３】
このような静電駆動のＭＥＭＳスイッチは、駆動電圧が２０Ｖ以上と高い。この駆動電圧は携帯端末システムの電源電圧よりも高いため、昇圧回路が必要となる。昇圧回路はチップ面積が大きい上に消費電流も多いため、携帯システムにとっては不利となる。さらに、昇圧回路が発生するノイズが無線回路の誤動作を生む可能性もある。
【０００４】
静電型アクチュエータのばね定数を小さくすれば、駆動電圧を低くすることは可能である。しかし、駆動電圧が低いと、上部電極と下部電極とを接触させる力、すなわちコンタクト力が弱くなる。その結果、スイッチの接触抵抗が増加してしまう。また、ばね定数が小さいと引き剥がし力が弱まるため、上部電極と下部電極とが接触したまま離れなくなる不良、いわゆるスティクション不良が起き易くなる。
【０００５】
上述するＭＥＭＳスイッチの問題は、ＭＥＭＳ可変容量についても同様に存在する。駆動電圧を下げるためにばね定数を小さくすると、コンタクト力が弱くなり、大きな容量比が得られなくなる。また、スイッチと同様、スティクション不良が起き易くなる。
【特許文献１】米国特許第6483395号明細書
【非特許文献１】MEMS SWITCH LIBRARY P130-139
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、十分なコンタクト力とスティクション不良に対する耐性とを有しつつ、駆動電圧を低減することが可能な静電型アクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一視点による静電型アクチュエータは、基板と、前記基板の上方にそれぞれ分離して配置された第１及び第２の下部電極と、前記第１及び第２の下部電極の上方に空洞部を有して配置され、第１の上部電極と第２の上部電極と前記第１及び第２の上部電極の間に配置された第３の上部電極とを有し、前記第１の上部電極は前記第１の下部電極と対向しかつ前記第１の下部電極に対して斜めに配置され、前記第２の上部電極は前記第２の下部電極と対向しかつ前記第２の下部電極に対して斜めに配置され、前記第１及び第３の上部電極の第１の境界部分は凸状であり、前記第２及び第３の上部電極の第２の境界部分は凸状であり、前記第１の下部電極と前記第１の上部電極との間及び前記第２の下部電極と前記第２の上部電極との間に電位差を印加することで前記第３の上部電極を駆動する電極部と、前記第１及び第２の境界部分に互いに分離して配置された第１及び第２の層とを具備する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、十分なコンタクト力とスティクション不良に対する耐性とを有しつつ、駆動電圧を低減することが可能な静電型アクチュエータを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を以下に図面を参照して説明する。この説明に際し、全図にわたり、共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１０】
［１］第１の実施形態
第１の実施形態は、静電型アクチュエータを可変容量に適用した例である。
【００１１】
［１−１］静電型アクチュエータの構造
（平面構造）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの平面構造について説明する。
【００１２】
図１に示すように、シグナル線１３はＹ方向に延在している。このシグナル線１３の上方にはシグナル線１３と対向して上下に駆動する電極２１が設けられている。この電極２１は、シグナル線１３の延在方向に対して垂直方向、すなわちＸ方向に延在する。
【００１３】
電極２１のＸ方向における両端には梁２２ａ、２２ｂがそれぞれ接続され、この梁２２ａ、２２ｂはＸ方向にそれぞれ延在している。この梁２２ａ、２２ｂにはアンカー２３ａ、２３ｂがそれぞれ接続されている。例えば、紙面左側の梁２２ａは、電極２１の一端部から二手に分かれてアンカー２３ａに繋がっている。紙面右側の梁２２ｂは、電極２１の他端部から二手に分かれてアンカー２３ｂに繋がっている。アンカー２３ａ、２３ｂはグランド線１７ａ、１７ｂにそれぞれ接続されている。
【００１４】
電極２１のＸ方向における両側には、両持ち構造（ブリッジ構造）のアクチュエータ部３０ａ、３０ｂが設けられている。アクチュエータ部３０ａは上部電極３１ａと下部電極１４ａとを有し、アクチュエータ部３０ｂは上部電極３１ｂと下部電極１４ｂとを有している。
【００１５】
上部電極３１ａ、３１ｂにはばね構造部３２ａ、３２ｂがそれぞれ接続されている。このばね構造部３２ａ、３２ｂの平面形状は、メアンダ状になっている。本例では、梁２２ａ、２２ｂを構成する配線の太さは、ばね構造部３２ａ、３２ｂを構成する配線の太さよりも太い。ばね構造部３２ａ、３２ｂにはアンカー３３ａ、３３ｂがそれぞれ接続され、アンカー３３ａ、３３ｂには配線１５ａ、１５ｂがそれぞれ接続されている。
【００１６】
上部電極３１ａ、３１ｂの下方には上部電極３１ａ、３１ｂと対向して下部電極１４ａ、１４ｂがそれぞれ設けられている。下部電極１４ａ、１４ｂは配線１６ａ、１６ｂにそれぞれ接続されている。
【００１７】
上部電極３１ａ、ばね構造部３２ａ、アンカー３３ａ、下部電極１４ａは二手に分かれた梁２２ａの間に位置し、上部電極３１ｂ、ばね構造部３２ｂ、アンカー３３ｂ、下部電極１４ｂは二手に分かれた梁２２ｂの間に位置している。配線１５ａと配線１６ａはアンカー２３ａの外側に引き出され、配線１５ｂと配線１６ｂはアンカー２３ｂの外側に引き出されている。
【００１８】
電極２１は、上部電極３１ａ、３１ｂとそれぞれ分離されている。そして、電極２１と上部電極３１ａとの境界部分には絶縁層４１ａが設けられ、この絶縁層４１ａにより電極２１と上部電極３１ａとが繋げられている。同様に、電極２１と上部電極３１ｂとの境界部分には絶縁層４１ｂが設けられ、この絶縁層４１ｂにより電極２１と上部電極３１ｂとが繋げられている。絶縁層４１ａ、４１ｂは、電極２１及び上部電極３１ａ、３１ｂと応力の異なる層である。絶縁層４１ａ、４１ｂは、上部電極３１ａ、３１ｂの電極２１と対向する一辺にのみ繋がるようにそれぞれ形成されている。絶縁層４１ａ、４１ｂには前記一辺に略垂直な方向に沿ってスリット４２ａ、４２ｂがそれぞれ設けられ、このスリット４２ａ、４２ｂにより絶縁層４１ａ、４１ｂが複数個（本例では３つ）の島状にそれぞれ分離されている。
【００１９】
（Ａ−Ａ’断面構造）
図２は、図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータのＡ−Ａ’断面構造について説明する。
【００２０】
図２に示すように、例えばシリコン基板、ガラス基板等からなる基板１１上に例えば熱酸化膜等からなる絶縁膜１２が形成されている。この絶縁膜１２上にシグナル線１３、下部電極１４ａ、１４ｂ、配線１５ａ、１５ｂがそれぞれ配置されている。尚、この断面には存在しないが、図１に示す配線１６ａ、１６ｂ及びグランド線１７ａ、１７ｂも絶縁膜１２上に配置されている。シグナル線１３の両側には下部電極１４ａ、１４ｂがそれぞれ配置されている。シグナル線１３、下部電極１４ａ、１４ｂ、配線１５ａ、１５ｂは互いに離間している。シグナル線１３と下部電極１４ａ、１４ｂを分離して形成することで、シグナル線１３への下部電極１４ａ、１４ｂのノイズの伝わりを低減できる。シグナル線１３、下部電極１４ａ、１４ｂ、配線１５ａ、１５ｂの露出された上面及び側面は、絶縁膜１８で覆われている。
【００２１】
シグナル線１３及び下部電極１４ａ、１４ｂの上方には凸状（山なり）の電極部が設けられている。この電極部は、上部電極３１ａ、３１ｂと電極２１とを含んで構成される。
【００２２】
シグナル線１３の上方にはシグナル線１３と対向して電極２１が配置され、電極２１及びシグナル線１３が可変容量２０の電極として機能している。本例は、グランド電位にバイアスされた電極２１を動かすことにより、シグナル線１３と電極２１間の容量値を可変とした可変容量２０である。
【００２３】
下部電極１４ａ、１４ｂの上方には下部電極１４ａ、１４ｂと対向して上部電極３１ａ、３１ｂがそれぞれ配置されている。下部電極１４ａ、１４ｂ及び上部電極３１ａ、３１ｂにより、静電型のアクチュエータ部３０ａ、３０ｂがそれぞれ形成されている。ここで、下部電極１４ａと上部電極３１ａ間及び下部電極１４ｂと上部電極３１ｂ間に電位差を与えることでアクチュエータ部３０ａ、３０ｂが静電引力によりくっつき、電極２１を下方に駆動できる。
【００２４】
シグナル線１３と電極２１との間及び下部電極１４ａ、１４ｂと上部電極３１ａ、３１ｂとの間には、上部電極３１ａ、３１ｂ及び電極２１が駆動して可変容量２０の容量値を変更できるように、空洞部１９が設けられている。
【００２５】
具体的には、電極２１側の端部における上部電極３１ａ及び下部電極１４ａ間の距離が反対側の端部における上部電極３１ａ及び下部電極１４ａ間の距離よりも長くなるように、上部電極３１ａが下部電極１４ａに対して斜めに配置されている。同様に、電極２１側の端部における上部電極３１ｂ及び下部電極１４ｂ間の距離が反対側の端部における上部電極３１ｂ及び下部電極１４ｂ間の距離よりも長くなるように、上部電極３１ｂが下部電極１４ｂに対して斜めに配置されている。従って、上部電極３１ａと電極２１との境界部分は凸状になっており、上部電極３１ｂと電極２１との境界部分は凸状になっている。そして、この凸状の境界部分に絶縁層４１ａ、４１ｂがそれぞれ分離して設けられている。絶縁層４１ａは、上部電極３１ａと電極２１との境界部分の隙間を埋めつつ、この境界部分における上部電極３１ａ及び電極２１上に形成されている。同様に、絶縁層４１ｂは、上部電極３１ｂと電極２１との境界部分の隙間を埋めつつ、この境界部分における上部電極３１ｂ及び電極２１上に形成されている。
【００２６】
本例では、電極２１、アンカー２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂは同一配線レベルに配置されている。上部電極３１ａ、３１ｂの電極２１と反対側の端部は、傾斜したばね構造部３２ａ、３２ｂによりアンカー３３ａ、３３ｂに接続されている。図１に示すように、ばね構造部３２ａ、３２ｂとアンカー３３ａ、３３ｂの接続部分の上面には、それぞれ絶縁層４３ａ、４３ｂが設けられている。絶縁層４３ａ、４３ｂは、絶縁層４１ａ、４１ｂと同じ材料でできている。図２のように、絶縁層４３ａは、絶縁層４１ａとともに、アクチュエータ部３０ａにおける電極部をＶ字状に屈曲させる役割をもつ。同様に、絶縁層４３ｂは、絶縁層４１ｂとともに、アクチュエータ部３０ｂにおける電極部をＶ字状に屈曲させる役割をもつ。このようにして上部電極３１ａ、３１ｂの傾斜が実現できる。上部電極３１ａ、３１ｂの一端は、下部電極１４ａ、１４ｂにそれぞれ接するようにしてもよい。
【００２７】
（Ｂ−Ｂ’断面構造）
図３は、図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータのＢ−Ｂ’断面構造について説明する。尚、本実施形態の構造は、図１のＢ−Ｂ’線を基準として対称な構造をしている。
【００２８】
図３に示すように、基板１１上に絶縁膜１２が形成され、この絶縁膜１２上にシグナル線１３が形成されている。このシグナル線１３の上面は絶縁膜１８で覆われている。シグナル線１３の上方には絶縁膜１８と離間して電極２１が配置されている。従って、電極２１とシグナル線１３との間には空洞部１９が存在している。
【００２９】
［１−２］駆動状態
図４及び図５は、図２の静電型アクチュエータの駆動前後の状態の断面図を示す。ここで、図４は駆動前の状態であり、図５は駆動後の状態である。以下に、静電型アクチュエータの駆動状態について説明する。尚、ここでは、一方のアクチュエータ部３０ｂの駆動状態を中心に説明するが、他方のアクチュエータ部３０ａの駆動状態も同様である。
【００３０】
図４に示すように、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂの電極２１側の端部の位置をｘ１とし、反対側の端部の位置をｘ２とする。この駆動前の状態において、位置ｘ１における下部電極１４ｂと上部電極３１ｂとの間の距離ｙ１は、位置ｘ２における下部電極１４ｂと上部電極３１ｂとの間の距離ｙ２よりも長くなっている。
【００３１】
このような状態において、配線１５ｂ、１６ｂに電圧をそれぞれ印加し、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂ間に電位差を与える。その結果、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂ間に静電引力が働く。この静電引力は、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂ間の距離が短いほど強い。このため、まず、位置ｘ２における下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂが絶縁膜１８を介してプルインする。そして、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂ間の電位差がさらに増すと、位置ｘ２から位置ｘ１への方向に下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂ間の接触領域が増大する。このように、下部電極１４ｂ及び上部電極３１ｂは、位置ｘ２から位置ｘ１への方向にジッパー状に閉じられていく。
【００３２】
以上の結果、図５に示すように、下部電極１４ａと上部電極３１ａとが絶縁膜１８を介してほぼ全面で接触し、下部電極１４ｂと上部電極３１ｂとが絶縁膜１８を介してほぼ全面で接触する。これにより、絶縁層４１ａ、４１ｂを介して上部電極３１ａ、３１ｂに繋がる電極２１は下方に下がり、シグナル線１３上の絶縁膜１８の全面と接触する。従って、電極２１とシグナル線１３との間で大きなコンタクト力が得られ、容量比も大きくとることができる。
【００３３】
尚、絶縁層４１ａ、４１ｂが十分に強固であれば、電極２１と上部電極３１ａとの境界部分及び電極２１と上部電極３１ｂとの境界部分の凸形状はほぼ維持される。このため、電極２１とシグナル線１３とが絶縁層１８を介して接触したとき、電極２１は両端部分が中央部分よりも上方に沿った凹形状になる。
【００３４】
［１−３］上部電極の傾斜
図６（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の上部電極の傾斜を実現するための例を示す。以下に、上部電極の傾斜方法の例１乃至例３を説明する。尚、ここでは、一方のアクチュエータ部３０ｂの上部電極３１ｂを中心に説明するが、他方のアクチュエータ部３０ａの上部電極３１ａも同様である。
【００３５】
（例１）
図６（ａ）に示すように、例１では、電極２１及び上部電極３１ｂを離間して設け、電極２１及び上部電極３１ｂ間並びに電極２１及び上部電極３１ｂの端部の上に絶縁層４１ｂ−１を形成する。この絶縁層４１ｂ−１は、電極２１及び上部電極３１ｂよりも圧縮応力が強い。これにより、上部電極３１ｂの傾斜が実現され、電極２１及び上部電極３１ｂの境界部分が凸形状となる。
【００３６】
例えば、電極２１及び上部電極３１ｂとして引っ張り性の残留応力を有するＡｌを用い、絶縁層４１ｂ−１として圧縮性の残留応力を有するＳｉＮ又はＳｉＯ２を用いればよい。絶縁層４１ｂ−１の厚さは例えば１μｍ以上が望ましい。これにより、電極２１及び上部電極３１ｂを十分強固に繋ぐことができる。
【００３７】
例１の構造の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、下部電極１４ｂ及びシグナル線１３の上面及び側面に絶縁膜１８を形成した後、絶縁膜１２、１８上に犠牲層（図示せず）が堆積される。次に、犠牲層が空洞部１９の形状に加工される。この犠牲層上にメタル材が堆積されて加工される。これにより、電極２１及び上部電極３１ｂが互いに分離した形状となる。次に、犠牲層、電極２１及び上部電極３１ｂ上に絶縁層４１ｂ−１が堆積される。そして、絶縁層４１ｂ−１が電極２１及び上部電極３１ｂの境界部分に残るように加工される。その後、犠牲層が除去される。
【００３８】
（例２）
図６（ｂ）に示すように、例２では、電極２１及び上部電極３１ｂを離間して設け、電極２１及び上部電極３１ｂの端部の下に絶縁層４１ｂ−２を形成する。この絶縁層４１ｂ−２は、電極２１及び上部電極３１ｂよりも引っ張り応力が強い。これにより、上部電極３１ｂの傾斜が実現され、電極２１及び上部電極３１ｂの境界部分が凸形状となる。
【００３９】
例えば、電極２１及び上部電極３１ｂとして引っ張り性の残留応力を有するＡｌを用い、絶縁層４１ｂ−２としてＡｌよりも引っ張り応力の強いＳｉＮを用いればよい。絶縁層４１ｂ−２の厚さは例えば１μｍ以上が望ましい。これにより、電極２１及び上部電極３１ｂを十分強固に繋ぐことができる。
【００４０】
例２の構造の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、下部電極１４ｂ及びシグナル線１３の上面及び側面に絶縁膜１８を形成した後、絶縁膜１２、１８上に犠牲層（図示せず）が堆積される。次に、犠牲層が空洞部１９の形状に加工される。この犠牲層上に絶縁層４１ｂ−２が堆積され、図示する形状に加工される。次に、犠牲層及び絶縁層４１ｂ−２上にメタル材が堆積されて加工される。これにより、電極２１及び上部電極３１ｂが互いに分離した形状となる。その後、犠牲層が除去される。
【００４１】
（例３）
図６（ｃ）に示すように、例３では、電極２１及び上部電極３１ｂを離間して設け、電極２１及び上部電極３１ｂ間並びに電極２１及び上部電極３１ｂの端部の上に絶縁層４１ｂ−１を形成し、電極２１及び上部電極３１ｂの端部の下に絶縁層４１ｂ−２を形成する。従って、例３では、電極２１及び上部電極３１ｂの端部は絶縁層４１ｂ−１、４１ｂ−２によって挟まれた３層構造になっている。ここで、電極２１及び上部電極３１ｂの境界部分が凸形状となるように、絶縁層４１ｂ−１、４１ｂ−２、上部電極３１ｂ及び電極２１の残留応力が制御される。
【００４２】
例えば、電極２１及び上部電極３１ｂとして引っ張り性の残留応力を有するＡｌを用い、絶縁層４１ｂ−１として圧縮性の残留応力を有するＳｉＮを用い、絶縁層４１ｂ−２として引っ張り性の残留応力を有するＳｉＮを用いればよい。絶縁層４１ｂ−２の厚さは、絶縁層４１ｂ−１の厚さと同程度でもよいし、絶縁層４１ｂ−１の厚さよりも厚くても薄くてもよい。絶縁層４１ｂ−１、４１ｂ−２の厚さの総和は例えば１μｍ以上が望ましい。これにより、電極２１及び上部電極３１ｂを十分強固に繋ぐことができる。
【００４３】
［１−４］絶縁層の形状
図７（ａ）乃至（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る絶縁層の形状の違いによる上部電極及び電極の歪みの様子を示す。本図は、絶縁層４１の形状の違いにより、電圧印加時に上部電極３１、絶縁層４１及び電極２１がどのような形状になるかを有限要素法でシミュレーションした結果である。尚、各図において、ＭＸは電極２１、３１の高さが最も高い位置を示し、ＭＮは電極２１、３１の高さが最も低い位置を示す。
【００４４】
図７（ａ）の例では、絶縁層４１が、上部電極３１と電極２１との境界部分だけでなく、上部電極３１と梁２２との境界部分にも形成されている。この例の場合、最も高い位置ＭＸの高さは５．３μｍとなる。
【００４５】
図７（ｂ）の例では、図７（ａ）の絶縁層４１にスリット４２が形成されている。この例の場合、最も高い位置ＭＸの高さは０．７９μｍとなる。
【００４６】
図７（ｃ）の例では、絶縁層４１が上部電極３１と電極２１との境界部分の一辺のみに直線状に形成され、さらに、絶縁層４１にスリット４２が形成されている。この図７（ｃ）の例は、図１等に示す第１の実施形態の構造に対応している。この例の場合、最も高い位置ＭＸの高さは０．６３μｍとなる。
【００４７】
図７（ａ）と図７（ｂ）との最も高い位置ＭＸの高さを比較すると、図７（ｂ）の方が図７（ａ）よりも低くなっている。従って、絶縁層４１にスリット４２を設けた方が電極の歪みを低減できることが分かる。この歪みは、絶縁層４１と電極２１、３１との応力差により生じていると考えられる。
【００４８】
図７（ｂ）と図７（ｃ）との最も高い位置ＭＸの高さを比較すると、図７（ｃ）の方が図７（ｂ）よりも低くなっている。従って、上部電極３１の一辺を電極２１と直線状に繋げた方が、上部電極３１の２辺を電極２１及び梁２２と繋げるよりも、歪みを低減できることが分かる。この歪みを低減することで、駆動電圧の上昇、容量比の減少を抑制できる。
【００４９】
次に、図８（ａ）及び（ｂ）、図９（ａ）及び（ｂ）を用いて、電極２１と上部電極３１ａ、３１ｂを一つの辺でそれぞれ接続した場合の、絶縁層４１ａ、４１ｂのスリット４２ａ、４２ｂの必要性について説明する。
【００５０】
図８（ａ）及び（ｂ）は、絶縁層４１ａ、４１ｂにより電極２１と上部電極３１ａ、３１ｂを一つの辺でそれぞれ接続するが、絶縁層４１ａ、４１ｂにスリットが設けられていない。
【００５１】
図８（ｂ）に示すように、Ｃ−Ｃ’断面では、絶縁層４１ｂと電極２１の応力差により、電極２１に反りが生じている。ここで、絶縁層４１ｂと電極２１がオーバーラップしている部分の曲率半径をρ、このオーバーラップ部分の長さをＬとすると、反り量ΔＺ０は、以下の（式１）で与えられる。
【数１】
2008278634.tif 000003
【００５２】
図９（ａ）及び（ｂ）は、絶縁層４１ａ、４１ｂにより電極２１と上部電極３１ａ、３１ｂを一つの辺でそれぞれ接続し、さらに、絶縁層４１ａ、４１ｂにスリット４２ａ、４２ｂが設けられている。ここで、スリット４２ａ、４２ｂの幅を十分小さくすれば、絶縁層４１ａ、４１ｂと電極２１がそれぞれオーバーラップしている部分の長さの総和を、図８（ｂ）の長さＬとほぼ同じにできる。このことは、スリット４２ａ、４２ｂを設けても、電極２１と上部電極３１ａ、３１ｂ間のそれぞれの接合強度が低下しないことを意味する。
【００５３】
例えばスリットをｎ個設けたとすると、図９（ｂ）のようにオーバーラップ部分の一単位分の長さはＬ／（ｎ＋１）になる。このオーバーラップ部分の曲率半径ρは、絶縁層４１ｂと電極２１の応力差により決まるため、図８（ｂ）の場合と変わらない。よって、反り量ΔＺｎは、以下の（式２）のようになる。
【数２】
2008278634.tif 000004
【００５４】
反り量ΔＺｎはオーバーラップ部分の長さの二乗に比例する。このため、絶縁層４１ａ、４１ｂにスリット４２ａ、４２ｂを入れることにより、電極２１の反りを大幅に低減できることが分かる。
【００５５】
尚、図９（ａ）では、絶縁層４１ａ、４１ｂにスリット４２ａ、４２ｂをそれぞれ２個しか入れていないが、３個以上にしても勿論よい。
【００５６】
また、図９（ｂ）に示すように、スリット４２ｂを設けた場合であっても、絶縁層４１ｂと電極２１の応力差により、絶縁層４１ｂと電極２１がオーバーラップしている部分に反りが生じ、電極２１に若干の凹凸ができる。しかし、図９（ａ）に示すように、電極２１と梁２２ｂの接続部は、電極２１の端から距離ｄだけ離れている。このため、シグナル線１３の上部では電極２１はほぼ平坦になる。シミュレーションによれば、距離ｄは１０μｍ以上が望ましい。
【００５７】
［１−５］駆動電圧
図１０は、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の模式図を示す。図１１Ａ乃至図１１Ｄは、本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の電極間の電位差を増加させていったときのポテンシャル形状の変化を示す。以下に、傾斜した電極構造を採用することにより、駆動電圧が低減できることを説明する。
【００５８】
図１０に示すように、アクチュエータ部の付近をモデル化すると、アクチュエータ部の上部電極３１が下部電極１４に対して斜めに配置され、上部電極３１の両端にばね定数ｋ１、ｋ２のばねが接続された構造となる。
【００５９】
図１０のモデルを図１の構成で説明すると、ｋ１は、電極２１からアンカー２３ａに至るまでのばね定数、又は、電極２１からアンカー２３ｂに至るまでのばね定数である。また、ｋ２は、電極３１ａからアンカー３３ａに至るまでのばね定数、又は、電極３１ｂからアンカー３３ｂに至るまでのばね定数である。
【００６０】
ばね定数ｋ１、ｋ２の間には、ｋ１＞ｋ２の関係が成り立つ。この関係は、以下のような構造にすることで実現できる。例えば、梁２２ａ、２２ｂを構成する配線をばね構造３２ａ、３２ｂを構成する配線よりも太くする。又は、ばね構造３２ａ、３２ｂの平面形状をメアンダ状にする。
【００６１】
ｋ１＞ｋ２の関係が成り立つことは、梁２２ａ、２２ｂの抵抗Ｒ１がばね構造３２ａ、３２ｂの抵抗Ｒ２よりも小さいことも意味する。ここで、梁２２ａ、２２ｂの抵抗Ｒ１は、ＲＦ信号のロスを生むため、極力小さいことが望ましい。一方、ばね構造３２ａ、３２ｂの抵抗Ｒ２は、駆動電極への電圧印加の時定数が１００ｎｓｅｃあれば十分なため、多少大きくても構わない。
【００６２】
図１０のモデルにおける駆動電圧は、ポテンシャル問題を解くことにより分かる。ポテンシャルは、以下の（式３）で表される。静電エネルギーＵｅｓとばねの弾性エネルギーＵｋは、以下の（式４）、（式５）で表される。
【数３】
2008278634.tif 000005
【００６３】
【数４】
2008278634.tif 000006
【００６４】
【数５】
2008278634.tif 000007
【００６５】
ここで、ｄ１、ｄ２は、上部電極３１及び下部電極１４間の電位差が０Ｖのときの位置ｘ１、ｘ２における距離ｙ１、ｙ２である。ε０は誘電率、Ａは上部電極３１の面積である。このパラメータｄ１、ｄ２、ｘ１、ｘ２は、図１０に対応し、以下の表１に示すような有限要素法で求めた。
【表１】
2008278634.tif 000008
【００６６】
上部電極３１及び下部電極１４間の電位差Ｖを増していくと、図１１Ａ乃至図１１Ｄに示すようにポテンシャル形状が変化する。
【００６７】
電位差Ｖが０Ｖのとき、図１１Ａに示すように、位置ｘ１の上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ１は２．５μｍ、位置ｘ２の上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ２は０．２５μｍである。
【００６８】
続いて、電位差Ｖを１．８Ｖに増加させると、図１１Ｂに示すように、位置ｘ１の上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ１は２．５μｍのままであるが、位置ｘ２の上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ２は０．０５μｍとほぼ０に近づく。つまり、電位差Ｖを１．８Ｖにすると、位置ｘ２における上部電極３１及び下部電極１４がプルインすることが分かる。
【００６９】
続いて、電位差Ｖを５Ｖに増加させると、図１１Ｃに示すように、位置ｘ２における上部電極３１及び下部電極１４はプルインした状態で、さらに位置ｘ１の上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ１は２．０μｍと短くなる。
【００７０】
さらに、電位差Ｖを８．８Ｖに増加させると、図１１Ｄに示すように、位置ｘ２における上部電極３１及び下部電極１４はプルインした状態で、さらに位置ｘ１の上部電極３１及び下部電極１４間もプルインする。
【００７１】
以上より、本例の場合、上部電極３１及び下部電極１４の全体がプルインする電圧は８．８Ｖであるといえる。これに対し、アクチュエータの電極に傾斜がなく、ｋ１＝ｋ２の場合のプルイン電圧は２０．９Ｖである。従って、本例では、駆動電圧を半分以下にできることが分かる。
【００７２】
このように駆動電圧が低減できたのは、位置ｘ２における上部電極３１及び下部電極１４間の距離ｙ２が短いことと、ｋ１＞ｋ２が成り立っていることが大きく起因する。この二つの条件により、位置ｘ２では低い電圧でプルインが起こる。さらに、位置ｘ２におけるプルインにより、位置ｘ２近傍の上部電極３１及び下部電極１４間の距離が縮まるため、さらにプルインが起こりやすい状態となり、電位差Ｖを少し上げるだけで位置ｘ１に向かってなし崩し的にプルインが起こる。この結果、位置ｘ１におけるプルインも電極に傾斜がない場合よりも低い電圧で起きる。
【００７３】
［１−６］効果
本発明の第１の実施形態によれば、アクチュエータ部３０ａ、３０ｂの上部電極３１ａ、３１ｂを下部電極１４ａ、１４ｂに対して斜めに配置し、電極２１と反対側の上部電極３１ａ、３１ｂ及び下部電極１４ａ、１４ｂ間の距離ｙ２を短くしている。これにより、位置ｙ２において、上部電極３１ａ、３１ｂ及び下部電極１４ａ、１４ｂ間の静電引力が強く働くため、低い電圧によりプルインが生じる。このプルインの始まりにより、位置ｘ２からｘ１に向かってジッパー状に上部電極３１ａ、３１ｂ及び下部電極１４ａ、１４ｂ間のプルインが生じ易くなり、駆動電圧を低減することができる。
【００７４】
また、本実施形態では、アクチュエータ部３０ａ、３０ｂの上部電極３１ａ、３１ｂを下部電極１４ａ、１４ｂに対して斜めに配置し、上部電極３１ａ、３１ｂ及び電極２１の境界部分を凸形状としている。そして、この境界部分には強固な絶縁層４１ａ、４１ｂが形成されている。このため、上部電極３１ａ、３１ｂ及び下部電極１４ａ、１４ｂの全面がプルインしたときも凸形状は維持されるため、電極２１は凹形状となり、電極２１はシグナル線１３に強く押し付けられ、大きな容量値が得られる。これにより、大きな容量比が得られる。
【００７５】
また、本実施形態では、ばね定数を小さくするのではなく、ばね定数にｋ１＞ｋ２の関係を持たせる。このため、ばね定数を小さくした場合に生じるスティクション不良の問題も生じない。
【００７６】
また、非特許文献１に示すような静電型アクチュエータが片持ち構造の場合、電極２１は凹状に数１０μｍ程度と大きく反るため、パッケージへの収納が困難となる。これに対し、本実施形態の静電型アクチュエータは両持ち構造であるため、電極２１の両端を上部電極３１ａ、３１ｂで保持することで電極２１の反りを抑制でき、パッケージへの収納も容易となる。さらに、両持ち構造の本実施形態では、可変容量２０の電極１３、２１間の距離が犠牲層の厚さそのものになっており、温度特性の影響も受け難いという利点もある。
【００７７】
［２］第２の実施形態
第２の実施形態は、第１の実施形態と同様、静電型アクチュエータを可変容量に適用した例である。第１の実施形態では電極２１にグランド電位が与えられていたのに対し、第２の実施形態では電極２１はフローティング状態である。尚、第２の実施形態では、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００７８】
［２−１］静電型アクチュエータの構造
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。図１３は、図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。図１４は、図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの構造について説明する。
【００７９】
図１２乃至図１４に示すように、第２の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、電極２１とアンカー２３ａ、２３ｂとが図１の梁２２ａ、２２ｂで繋がれておらず、電極２１がフローティング状態になっている。さらに、シグナル線１３ａ、１３ｂがＹ方向において分離されている。
【００８０】
このような構造において、電極２１を上下に動かすことにより、電極２１とシグナル線１３ａ間の容量２０ａ及び電極２１とシグナル線１３ｂ間の容量２０ｂを変更できる。
【００８１】
［２−２］効果
上記第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第２の実施形態では、電極２１はフローティング状態であるため、アイソレーション特性がよいという効果が得られる。また、本実施形態は、伝送線路に対し直列に可変容量が挿入されるため、特性を可変なＣＲＬＨ−ＴＬ（Composite Right/Left Handed - Transmission Line）を構成するのに有利である。
【００８２】
［３］第３の実施形態
第３の実施形態は、第１及び第２の実施形態と異なり、静電型アクチュエータをスイッチに適用した例である。尚、第３の実施形態では、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００８３】
［３−１］静電型アクチュエータの構造
図１５は、本発明の第３の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。図１６は、図１５のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。図１７は、図１５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの構造について説明する。
【００８４】
図１５乃至図１７に示すように、第３の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、電極２１とアンカー２３ａ、２３ｂとが図１の梁２２ａ、２２ｂで繋がれておらず、電極２１がフローティング状態になっている。さらに、シグナル線１３ａ、１３ｂがＹ方向において分離され、このシグナル線１３ａ、１３ｂの表面には図３の絶縁膜１８が形成されていない。
【００８５】
このような構造において、電極２１が下に動いてシグナル線１３ａ、１３ｂと接触すると、電気的に導通した状態となる。これにより、レジスティブスイッチＳＷが実現できる。このようなスイッチＳＷでは、電極２１がシグナル線１３ａ、１３ｂに接触することでオン状態となり、電極２１がシグナル線１３ａ、１３ｂと離れることでオフ状態となる。
【００８６】
［３−２］効果
上記第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上述する図５からも分かるように、本構造では電極２１のコンタクト力が強いため、コンタクト抵抗を低減できる。従って、本実施形態によれば、ロスの少ないスイッチＳＷを実現できる。
【００８７】
尚、第３の実施形態では、第２の実施形態の構造を基礎としてスイッチ用に変形したが、第１の実施形態の構造を基礎としてシグナル線１３上の絶縁膜１８を無くしてスイッチに変形することも可能である。
【００８８】
［４］第４の実施形態
第４の実施形態は、第１及び第２の実施形態と同様、静電型アクチュエータを可変容量に適用した例である。この第４の実施形態では、第１及び第２の実施形態と異なり、梁２２ａ、２２ｂの一部に薄膜５１ａ、５１ｂを設け、梁２２ａ、２２ｂを傾斜させている。尚、第４の実施形態では、主に第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００８９】
［４−１］アクチュエータの構造
（例１）
図１８は、本発明の第４の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。図１９は、図１８のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図を示す。図２０は、図１８のＧ−Ｇ’線に沿った断面図を示す。図２１は、図１８のＨ−Ｈ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの構造の例１について説明する。
【００９０】
図１８乃至図２１に示すように、第４の実施形態において、第１の実施形態と異なる点は、梁２２ａ、２２ｂ上に薄膜５１ａ、５１ｂを部分的に形成し、この部分の梁２２ａ、２２ｂを傾斜させている点である。尚、薄膜５１ａ、５１ｂは、絶縁材、導電材のどちらでもよく、梁２２ａ、２２ｂと応力の異なる膜である。
【００９１】
具体的には、図１９に示すように、梁２２ａ、２２ｂは、電極２１の両端から左右に延在し、アンカー２３ａ、２３ｂにそれぞれ接続されている。この梁２２ａ、２２ｂには、基板１１に対して電極２１側が高くなる傾斜部分が存在する。この梁２２ａ、２２ｂの傾斜部分の上面には、薄膜５１ａ、５１ｂが形成されている。
【００９２】
また、平面図で見ると、図１８に示すように、薄膜５１ａはアクチュエータ部３０ａのＹ方向の両側の梁２２ａ上に位置し、薄膜５１ｂはアクチュエータ部３０ｂのＹ方向の両側の梁２２ｂ上に位置している。この薄膜５１ａ、５１ｂが存在する領域の梁２２ａ、２２ｂは、電極２１側が高くなるように傾斜している。
【００９３】
このような構造によれば、電極２１の両端は梁２２ａ、２２ｂと接続されているので、電極２１は梁２２ａ、２２ｂに持ち上げられ、電極２１とシグナル線１３とのギャップが大きくなる。その結果として、電極２１とシグナル線１３との間のギャップによる容量が低減することが期待できる。
【００９４】
（例２）
図２２は、本発明の第４の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。図２３は、図２２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの構造の例２について説明する。
【００９５】
図２２及び図２３に示すように、例２において、例１と異なる点は、薄膜５１ａ、５１ｂが梁の２２ａ、２２ｂの下面に形成されている点である。その他の点は例１と同様であるため、説明は省略する。
【００９６】
尚、梁２２ａ、２２ｂの傾斜部分の上面及び下面の両方に薄膜５１ａ、５１ｂを形成し、梁２２ａ、２２ｂ傾斜部分を薄膜５１ａ、５１ｂで挟んだ構造にすることも可能である。
【００９７】
［４−２］梁の傾斜
梁２２ａ、２２ｂを傾斜させるには、例えば以下の２種類の方法で実現できる。
【００９８】
（例１）
図１９に示すように、梁２２ａ、２２ｂとなるメタル上の一部に、このメタルよりも大きな引っ張り応力を持った薄膜５１ａ、５１ｂを形成する。これにより、基板１１に対して電極２１側が高くなるような梁２２ａ、２２ｂの傾斜が実現できる。例えば、梁２２ａ、２２ｂのメタルとしてＡｌを用いた場合は、薄膜５１ａ、５１ｂにはＡｌよりも引っ張り応力の強いＴｉなどを採用すればよい。
【００９９】
例１の構造の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、シグナル線１３の上面及び側面に絶縁膜１８を形成した後、絶縁膜１２、１８上に犠牲層（図示せず）が堆積される。次に、犠牲層が空洞部１９の形状に加工される。この犠牲層上にメタル材が堆積されて加工される。これにより、電極２１及び梁２２ａ、２２ｂが形成される。次に、電極２１及び梁２２ａ、２２ｂ上に薄膜５１ａ、５１ｂが堆積されて加工される。これにより、薄膜５１ａ、５１ｂが梁２２ａ、２２ｂの傾斜部分にのみ残される。その後、犠牲層が除去される。
【０１００】
（例２）
図２３に示すように、梁２２ａ、２２ｂとなるメタル下の一部に、このメタルよりも大きな圧縮応力を持った薄膜５１ａ、５１ｂを形成する。これにより、基板１１に対して電極２１側が高くなるような梁２２ａ、２２ｂの傾斜が実現できる。例えば、梁２２ａ、２２ｂのメタルとしてＡｌを用いた場合は、薄膜５１ａ、５１ｂにはＡｌよりも圧縮応力の強いＳｉＮ、ＳｉＯ２などを採用すればよい。
【０１０１】
例２の構造の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、シグナル線１３の上面及び側面に絶縁膜１８を形成した後、絶縁膜１２、１８上に犠牲層（図示せず）が堆積される。次に、犠牲層が空洞部１９の形状に加工される。この犠牲層上に薄膜５１ａ、５１ｂが堆積されて加工される。次に、犠牲層及び薄膜５１ａ、５１ｂ上にメタル材が堆積されて加工される。これにより、電極２１及び梁２２ａ、２２ｂが形成される。その後、犠牲層が除去される。
【０１０２】
［４−３］寄生容量
図２４（ａ）及び（ｂ）、図２５は、本発明の第４の実施形態に係る梁が傾斜している構造での寄生容量の実測結果を示す。以下に、本実施形態の構造において寄生容量が低減できる効果について説明する。
【０１０３】
図２４（ａ）及び（ｂ）、図２５に示すように、梁２２ａ、２２ｂの上部への反りが大きいほど、電極２１のブリッジ反り量Ｚが大きくなる。これは、電極２１の両端に繋げられた梁２２ａ、２２ｂによって電極２１が持ち上げられるからである。また、図２５に示すように、梁２２ａ、２２ｂの上部への反りが大きいほど、寄生容量が低減していることが確認できる。これにより、寄生容量を従来よりも２３％低減できる。
【０１０４】
尚、電極２１が持ち上げられることで、アクチュエータ部３０ａ、３０ｂの上部電極３１ａ、３１ｂが持ち上げられ、駆動電圧が高くなることが懸念される。しかし、アクチュエータ部３０ａ、３０ｂを下部に傾斜した電極構造にしているため、駆動電圧の増加を抑えることが可能である。
【０１０５】
［４−４］効果
上記第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。さらに、第４の実施形態では、次のような効果も得ることができる。
【０１０６】
一般に、ＲＦ用途で使用される可変容量やスイッチでは、オフ状態における寄生容量成分は小さいことが望ましい。オフ状態の可変容量やスイッチにおける寄生容量成分は、シグナル線１３と基板１１との間でカップリングしている容量成分と、シグナル線１３と電極２１間の空気層のギャップによりカップリングしている容量成分と、に分けられる。シグナル線１３と基板１１間の容量成分は、高抵抗Ｓｉ基板やガラス基板を用いることで低減可能である。一方、シグナル線１３と電極２１間の空気層による容量成分は、ギャップを大きくとることで低減することが可能である。このギャップは犠牲層を厚く堆積することで大きくすることができ、結果として寄生容量を減らすことができる。しかし、これと同時に、アクチュエータ部３０ａ、３０ｂのギャップも大きくなってしまうため、駆動電圧の増加を引き起こしてしまうことが考えられる。
【０１０７】
そこで、第４の実施形態では、梁２２ａ、２２ｂに薄膜５１ａ、５１ｂを部分的に設け、この部分の梁２２ａ、２２ｂを傾斜させている。これにより、シグナル線１３と電極２１間のギャップを大きくすることができるため、シグナル線１３と電極２１間の空気層による容量成分を低減することが可能である。
【０１０８】
さらに、第４の実施形態では、シグナル線１３と電極２１間のギャップを大きくすることでアクチュエータ部３０ａ、３０ｂのギャップも大きくなるが、上部電極３１ａ、３１ｂを下部電極１４ａ、１４ｂに対して斜めに配置することで、上部電極３１ａ、３１ｂ及び下部電極１４ａ、１４ｂの静電引力による接触力を高めることができるため、駆動電圧の増加を抑制することも可能である。
【０１０９】
［５］第５の実施形態
第５の実施形態は、第４の実施形態と異なり、静電型アクチュエータをスイッチに適用した例である。尚、第５の実施形態では、主に第４の実施形態と異なる点について説明する。
【０１１０】
［５−１］静電型アクチュエータの構造
図２６は、本発明の第５の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図を示す。図２７は、図２６のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図を示す。図２８は、図２６のＧ−Ｇ’線に沿った断面図を示す。図２９は、図２６のＨ−Ｈ’線に沿った断面図を示す。以下に、静電型アクチュエータの構造について説明する。
【０１１１】
図２６乃至図２９に示すように、第５の実施形態において、第４の実施形態と異なる点は、シグナル線１３の表面に図１９等の絶縁膜１８が形成されず、電極２１及びシグナル線１３がスイッチＳＷとして機能している点である。
【０１１２】
このような構造において、電極２１が下に動いてシグナル線１３と接触すると、電気的に導通した状態となる。これにより、レジスティブスイッチＳＷが実現できる。このようなスイッチＳＷでは、電極２１がシグナル線１３に接触することでオン状態となり、電極２１がシグナル線１３と離れることでオフ状態となる。
【０１１３】
［５−２］効果
上記第５の実施形態によれば、第４の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、上述する図５からも分かるように、本構造では電極２１のコンタクト力が強いため、コンタクト抵抗を低減でき、さらに寄生容量も低減できる。これにより、ロスの少ないスイッチＳＷが実現できる。
【０１１４】
尚、上記各実施形態におけるアクチュエータ部３０ａ、３０ｂは、静電型に加えて、例えば圧電型のアクチュエータを備えたハイブリッド構造であってもよい。
【０１１５】
その他、本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で、種々に変形することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ’線に沿った断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る静電型アクチュエータの駆動前の状態を示す断面図。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る静電型アクチュエータの駆動後の状態を示す断面図。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の上部電極の傾斜を実現するための例を示す図。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る絶縁層の形状の違いによる上部電極及び電極の歪みの様子を示す図。
【図８】本発明の参考例に係るスリットを有しない絶縁層を設けた静電型アクチュエータの平面図及び断面図。
【図９】本発明の第１の実施形態に係るスリットを有する絶縁層を設けた静電型アクチュエータの平面図及び断面図。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の模式図。
【図１１Ａ】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の電極間の電位差が０のときのポテンシャル形状を示す図。
【図１１Ｂ】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の電極間の電位差が１．８Ｖのときのポテンシャル形状を示す図。
【図１１Ｃ】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の電極間の電位差が５Ｖのときのポテンシャル形状を示す図。
【図１１Ｄ】本発明の第１の実施形態に係るアクチュエータ部の電極間の電位差が８．８Ｖのときのポテンシャル形状を示す図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図１３】図１２のＡ−Ａ’線に沿った断面図。
【図１４】図１２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図１６】図１５のＡ−Ａ’線に沿った断面図。
【図１７】図１５のＢ−Ｂ’線に沿った断面図。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図１９】図１８のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図。
【図２０】図１８のＧ−Ｇ’線に沿った断面図。
【図２１】図１８のＨ−Ｈ’線に沿った断面図。
【図２２】本発明の第４の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図２３】図２２のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図。
【図２４】本発明の第４の実施形態に係る梁の反りの違いによるブリッジ反り量の変化を示す図。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係る梁の反り量と寄生容量との関係を示す図。
【図２６】本発明の第５の実施形態に係る静電型アクチュエータの平面図。
【図２７】図２６のＡ−Ｂ−Ｃ−Ｄ−Ｅ−Ｆ線に沿った断面図。
【図２８】図２６のＧ−Ｇ’線に沿った断面図。
【図２９】図２６のＨ−Ｈ’線に沿った断面図。
【符号の説明】
【０１１７】
１１…基板、１２、１８…絶縁膜、１３、１３ａ、１３ｂ…シグナル線、１４ａ、１４ｂ…下部電極、１５ａ、１５ｂ、１６ａ、１６ｂ…配線、１７ａ、１７ｂ…グランド線、１９…空洞部、２０…可変容量、２１…電極、２２ａ、２２ｂ…梁、２３ａ、２３ｂ、３３ａ、３３ｂ…アンカー、３０ａ、３０ｂ…アクチュエータ部、３１ａ、３１ｂ…上部電極、３２ａ、３２ｂ…ばね構造部、４１ａ、４１ｂ…絶縁層、４２ａ、４２ｂ…スリット、５１ａ、５１ｂ…薄膜、ＳＷ…スイッチ。
【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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