(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜とを備え、
前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された本体部と、前記本体部に接続され前記第１作用部に向かって延在する延在部とを備え、前記本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記延在部は前記第４上部電極と同層となる第５上部電極を有し、前記第５上部電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項２】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に設けられ前記第２アクチュエータに向かって延在する複数の第１櫛歯を有し、前記第１櫛歯のそれぞれは、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、
前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に設けられ前記第１アクチュエータに向かって延在しかつ前記複数の第１櫛歯と互い違いに配置された複数の第２櫛歯を有し、前記第２櫛歯のそれぞれは、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを備え
ていることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項３】
前記第２固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、
前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離とが実質的に等しいことを特徴とする請求項１または２記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項４】
前記電気回路素子は可変キャパシタであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項５】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記電気回路素子はスイッチであることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に前記第１アクチュエータに沿って設けられた第１本体部と、前記第１アクチュエータと前記第１本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第１接続部と、前記第１本体部に接続されて前記第２アクチュエータに向かって延在する第１延在部と、を備え、前記第１本体部は、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第３下部電極と同層となる第１延在電極を有し、
前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に前記第２アクチュエータに沿って設けられた第２本体部と、前記第２アクチュエータと前記第２本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第２接続部と、前記第２本体部に接続されて前記第１アクチュエータに向かって延在する第２延在部と、を備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第４上部電極と同層となる第２延在電極を有していることを特徴とする記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項７】
前記第１接続部は前記第１および第３圧電膜と同層となる圧電膜を有し、前記第２接続部は前記第２および第４圧電膜と同層となる圧電膜を有していることを特徴とする請求項６記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第１上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第３固定端を有し、前記第１アクチュエータに対して前記第２アクチュエータと反対側に前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極膜と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第３下部電極および第３上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第３アクチュエータと、
前記第３アクチュエータに接続された第３作用部と、
を備え、
前記第１乃至第３作用部で電気回路要素を構成していることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項９】
前記第２および第３固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、
前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と、前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離と、前記第３アクチュエータの前記第３固定端から前記第３作用部が接続されている位置までの距離と、が実質的に等しいことを特徴とする請求項８記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１０】
前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１圧電膜と同層となる第４圧電膜とを備え、
前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された第１本体部と、前記第１本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第１延在部とを備え、前記第１本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第５圧電膜と、前記第５圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第４上部電極と同層となる第１延在電極を有し前記第１延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極膜とオーバーラップし、
前記第３作用部は、前記第３アクチュエータの他端に接続された第２本体部と、前記第２本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第２延在部とを備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第６下部電極と、前記第６下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第６圧電膜と、前記第６圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第５上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第５上部電極と同層となる第２延在電極を有し、前記第２延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていることを特徴とする請求項８または９記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１中間電極と前記第１下部電極および第１上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜とを備え、
前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された本体部と、前記本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する延在部とを備え、前記本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第５下部圧電膜と、前記第５下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記延在部は前記第４中間電極と同層となる第５中間電極と、前記第５中間電極上に形成され前記第４上部圧電膜と同層となる第５上部圧電膜と、前記第５上部圧電膜上に形成され前記４上部電極と同層となる第５上部電極を有して前記第５上部電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１２】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１中間電極と前記第１下部電極および第１上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に設けられ前記第２アクチュエータに向かって延在する複数の第１櫛歯を有し、前記第１櫛歯のそれぞれは、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、
前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に設けられ前記第１アクチュエータに向かって延在しかつ前記複数の第１櫛歯と互い違いに配置された複数の第２櫛歯を有し、前記第２櫛歯のそれぞれは、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜と、前記第４下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを備えていることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１３】
前記第２固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、
前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離が実質的に等しいことを特徴とする請求項１１または１２記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１４】
前記電気回路素子は可変キャパシタであることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１５】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１中間電極と前記第１下部電極および第１上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記電気回路素子はスイッチであることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１６】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
を備え、
前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成し、
前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に前記第１アクチュエータに沿って設けられた第１本体部と、前記第１アクチュエータと前記第１本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第１接続部と、前記第１本体部に接続されて前記第２アクチュエータに向かって延在する第１延在部と、を備え、前記第１本体部は、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第３下部電極と同層となる第１延在電極を有し、
前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に前記第２アクチュエータに沿って設けられた第２本体部と、前記第２アクチュエータと前記第２本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第２接続部と、前記第２本体部に接続されて前記第１アクチュエータに向かって延在する第２延在部と、を備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜と、前記第４下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第４上部電極と同層となる第２延在電極を有していることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１７】
前記第１接続部は前記第１および第３上部圧電膜と同層となる圧電膜を有し、前記第２接続部は前記第２および第４上部圧電膜と同層となる圧電膜を有していることを特徴とする請求項１６記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１８】
基板と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極とを備え、前記第１中間電極と、前記第１下部電極および第１上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、
前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを備え、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、
前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、
前記基板上に少なくとも一端が固定された第３固定端を有し、前記第１アクチュエータに対して前記第２アクチュエータと反対側に前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、第３中間電極と、前記第３下部電極および第３上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第３アクチュエータと、
前記第３アクチュエータに接続された第３作用部と、
を備え、
前記第１乃至第３作用部で電気回路要素を構成していることを特徴とする圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項１９】
前記第２および第３固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、
前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と、前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離と、前記第３アクチュエータの前記第３固定端から前記第３作用部が接続されている位置までの距離と、が実質的に等しいことを特徴とする請求項１８記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【請求項２０】
前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜とを備え、
前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された第１本体部と、前記第１本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第１延在部とを備え、前記第１本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第５下部圧電膜と、前記第５下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極と、を有し、前記第１延在部は前記第４上部電極と同層となる第１延在電極を有し前記第１延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップし、
前記第３作用部は、前記第３アクチュエータの他端に接続された第２本体部と、前記第２本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第２延在部とを備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第６下部電極と、前記第６下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第６下部圧電膜と、前記第６下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第５中間電極と、前記第５中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第５上部圧電膜と、前記第５上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第５上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第５上部電極と同層となる第２延在電極を有し、前記第２延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていることを特徴とする請求項１９記載の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電駆動型ＭＥＭＳ（Micro-electro-mechanical System（マイクロ電気機械システム））アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、ＭＥＭＳ技術で作製されたアクチュエータが注目を集めている。アクチュエータは、静電力、熱応力、電磁力、圧電力等で駆動され屈曲変位する。圧電薄膜を用いたアクチュエータにより、自由端に取り付けられた軸を回転させているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、アクチュエータを使用する可変容量型キャパシタやスイッチ等のＭＥＭＳデバイスが検討されている。ＭＥＭＳ技術を適用した可変容量型キャパシタやスイッチは、例えば、基板上に設けられた支柱に一端が支持されるアクチュエータを設け、このアクチュエータの他端に作用部としての可動電極を設けるとともに、アクチュエータの上記他端に対向する基板表面に設けられた固定電極を設けて、アクチュエータにより可動電極と固定電極との間の距離を変化させる構成となっている。すなわち、アクチュエータが可動梁となっている。
【０００４】
特に、可動梁の駆動力として逆圧電効果や電歪効果を用いる圧電駆動型アクチュエータを有する可変容量型キャパシタは、可動電極と固定電極との間隔を連続的に大きく変化できるので、容量変化率を大きくとることができる。また、可動電極と固定電極との間の誘電体として空気、或いはガスを用いることが可能であるため、非常に大きいＱ値が得られる等の多くの利点がある。
【０００５】
また、可変容量型キャパシタ構造をそのまま適用して、可動電極、及び固定電極をごく薄い誘電膜を隔てて接触させたり（キャパシティブ型）、或いは可動電極、及び固定電極を直接接触させたりすること（接点型）でスイッチとして機能させることも可能である。このようなＭＥＭＳ技術で作製したスイッチは、半導体スイッチと比較して、低いオン抵抗とオフ時の高い絶縁分離特性を兼ね備えているため、やはり非常に注目されている。
【０００６】
しかし、圧電駆動型アクチュエータは、空中で支持され、上下電極に挟まれた圧電膜を含む、長く薄い梁構造を有する。そのため、圧電膜の材料の僅かな残留応力により梁が上方、或いは下方に反るという非常に深刻な問題がある。従って、可変容量型キャパシタの電圧印加前後の容量値を設計通りに調整することや、スイッチの駆動電圧を一定値にすること等が非常に困難である。
【０００７】
例えば、圧電駆動型アクチュエータに接続された作用部において、逆圧電効果による屈曲可能な変位量Ｄは、圧電膜に印加させる電界をＥ、圧電膜の圧電歪定数をｄ３１、アクチュエータの長さをＬ、厚さをｔとすると、次式で表される。
Ｄ〜Ｅ・ｄ３１・Ｌ２／ｔ    （１）
【０００８】
一方、成膜時の圧電膜等に生じる残留歪により引き起こされる圧電駆動型アクチュエータの反りＤＷは残留歪をＳｒとすると、次式で近似される。
ＤＷ〜Ｓｒ・Ｌ２／ｔ        （２）
【０００９】
式（１）と式（２）を比較すれば分かるように、変位量Ｄおよび反りＤＷは、圧電駆動型アクチュエータの長さＬおよび厚さｔに対して同様の関係にあり、圧電駆動型アクチュエータの長さＬの２乗に比例し、厚さｔに反比例する。例えば、圧電駆動型アクチュエータの駆動範囲を広げるため、アクチュエータの長さＬを長くしたり、厚さｔを薄くしたりすると、それに応じて反りＤＷの量も増加してしまう。従って、圧電駆動範囲Ｄを反りＤＷより大きくするためには、アクチュエータの幾何学的な工夫はほとんど効果がなく、逆圧電効果により生じる圧電歪（Ｅ・ｄ３１）の絶対値に対して、残留歪Ｓｒの絶対値を小さくするしか方法がないことになる。
【００１０】
逆圧電効果が大きい圧電膜として知られるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）においては、良質な膜質を得るには室温で成膜した後、６００℃程度でアニールする必要がある。アニールにより体積収縮が生じるので、ＰＺＴからなる圧電膜の残留歪は必然的に増加してしまう。これに対して、室温付近で成膜が可能であり、成膜条件によって成膜残留応力の比較的精密な制御が可能な圧電膜の材料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、及び酸化亜鉛（ＺｎＯ）等は、逆圧電効果がＰＺＴと比較して１桁以上小さい。
【特許文献１】特開２００３−１８１８００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、圧電駆動型アクチュエータの圧電膜として、圧電歪を増加させるために逆圧電効果が大きい圧電材料を用いると、残留歪の制御が困難となり、反りの制御ができない。また、圧電膜の残留歪の制御が比較的容易な圧電材料を用いると逆圧電効果が小さく、アクチュエータの反りと比較して圧電駆動範囲を十分大きくとれない。
【００１２】
このような問題点により、圧電駆動型アクチュエータの工業的応用が妨げられている。圧電駆動型アクチュエータの構造上の大きな問題点、即ち、厚さが薄く長い構造に起因して、僅かな残留応力によって大きく反ってしまい、可変容量型キャパシタの容量を一定に作製したり、スイッチの駆動電圧を一定に保ったりすることが困難である。
【００１３】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、圧電膜等の残留歪に起因する反りによる影響を抑制して、圧電駆動の変位量を再現良く、かつ高精度で制御可能な圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の第１の態様による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、基板と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第１上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有しかつ前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、を備え、前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成していることを特徴とする。
【００１５】
なお、前記第２固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離とが実質的に等しくてもよい。
【００１６】
なお、前記電気回路素子は可変キャパシタであってもよい。
【００１７】
なお、前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜とを備え、
前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された本体部と、前記本体部に接続され前記第１作用部に向かって延在する延在部とを備え、前記本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記延在部は前記第４上部電極と同層となる第５上部電極を有し、前記第５上部電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていてもよい。
【００１８】
なお、前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に設けられ前記第２アクチュエータに向かって延在する複数の第１櫛歯を有し、前記第１櫛歯のそれぞれは、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に設けられ前記第１アクチュエータに向かって延在しかつ前記複数の第１櫛歯と互い違いに配置された複数の第２櫛歯を有し、前記第２櫛歯のそれぞれは、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを備えていてもよい。
【００１９】
なお、前記電気回路素子はスイッチであってもよい。
【００２０】
なお、前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に前記第１アクチュエータに沿って設けられた第１本体部と、前記第１アクチュエータと前記第１本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第１接続部と、前記第１本体部に接続されて前記第２アクチュエータに向かって延在する第１延在部と、を備え、前記第１本体部は、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第３上部電極と同層となる第１延在電極を有し、前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に前記第２アクチュエータに沿って設けられた第２本体部と、前記第２アクチュエータと前記第２本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第２接続部と、前記第２本体部に接続されて前記第１アクチュエータに向かって延在する第２延在部と、を備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第４圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第４上部電極と同層となる第２延在電極を有していてもよい。
【００２１】
なお、前記第１接続部は前記第１および第３圧電膜と同層となる圧電膜を有し、前記第２接続部は前記第２および第４圧電膜と同層となる圧電膜を有していてもよい。
【００２２】
また、本発明の第２の態様による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、基板と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１圧電膜と、前記第１圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１下部電極および第１上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第２圧電膜と、前記第２圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２下部電極および第２上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第３固定端を有し、前記第１アクチュエータに対して前記第２アクチュエータと反対側に前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極膜と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１圧電膜と同層となる第３圧電膜と、前記第３圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第３下部電極および第３上部電極に電圧を印加することにより動作可能な第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続された第３作用部と、を備え、前記第１乃至第３作用部で電気回路要素を構成していることを特徴とする。
【００２３】
なお、前記第２および第３固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と、前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離と、前記第３アクチュエータの前記第３固定端から前記第３作用部が接続されている位置までの距離と、が実質的に等しくてもよい。
【００２４】
なお、前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１圧電膜と同層となる第４圧電膜とを備え、前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された第１本体部と、前記第１本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第１延在部とを備え、前記第１本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第５圧電膜と、前記第５圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第４上部電極と同層となる第１延在電極を有し前記第１延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極膜とオーバーラップし、前記第３作用部は、前記第３アクチュエータの他端に接続された第２本体部と、前記第２本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第２延在部とを備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第６下部電極と、前記第６下部電極上に形成され前記第２圧電膜と同層となる第６圧電膜と、前記第６圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第５上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第５上部電極と同層となる第２延在電極を有し、前記第２延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていてもよい。
【００２５】
本発明の第３の態様による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、基板と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極とを有し、前記第１中間電極と前記第１下部電極および第１上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを有し、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極のうちの少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、を備え、前記第１作用部と前記第２作用部とで電気回路要素を構成していることを特徴とする。
【００２６】
なお、前記第２固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離が実質的に等しくてもよい。
【００２７】
なお、前記電気回路素子は可変キャパシタであってもよい。
【００２８】
なお、前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜とを備え、前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された本体部と、前記本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する延在部とを備え、前記本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第５下部圧電膜と、前記第５下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記延在部は前記第４中間電極と同層となる第５中間電極と、前記第５中間電極上に形成され前記第４上部圧電膜と同層となる第５上部圧電膜と、前記第５上部圧電膜上に形成され前記４上部電極と同層となる第５上部電極を有して前記第５上部電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていてもよい。
【００２９】
なお、前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に設けられ前記第２アクチュエータに向かって延在する複数の第１櫛歯を有し、前記第１櫛歯のそれぞれは、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に設けられ前記第１アクチュエータに向かって延在しかつ前記複数の第１櫛歯と互い違いに配置された複数の第２櫛歯を有し、前記第２櫛歯のそれぞれは、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜と、前記第４下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを備えていてもよい。
【００３０】
なお、前記電気回路素子はスイッチであってもよい。
【００３１】
なお、前記第１作用部は、前記第２アクチュエータ側の前記第１アクチュエータの側部に前記第１アクチュエータに沿って設けられた第１本体部と、前記第１アクチュエータと前記第１本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第１接続部と、前記第１本体部に接続されて前記第２アクチュエータに向かって延在する第１延在部と、を備え、前記第１本体部は、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを有し、前記第１延在部は前記第３上部電極と同層となる第１延在電極を有し、前記第２作用部は、前記第１アクチュエータ側の前記第２アクチュエータの側部に前記第２アクチュエータに沿って設けられた第２本体部と、前記第２アクチュエータと前記第２本体部とが電気的に絶縁されるように接続する第２接続部と、前記第２本体部に接続されて前記第１アクチュエータに向かって延在する第２延在部と、を備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第４下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜と、前記第４下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第４上部電極と同層となる第２延在電極を有していてもよい。
【００３２】
なお、前記第１接続部は前記第１および第３上部圧電膜と同層となる圧電膜を有し、前記第２接続部は前記第２および第４上部圧電膜と同層となる圧電膜を有していてもよい。
【００３３】
また、本発明の第４の態様による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、基板と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第１固定端を有し、第１下部電極と、前記第１下部電極上に形成された第１下部圧電膜と、前記第１下部圧電膜上に形成された第１中間電極と、前記第１中間電極上に形成された第１上部圧電膜と、前記第１上部圧電膜上に形成された第１上部電極と、前記第１中間電極とを備え、前記第１下部電極および第１上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第１アクチュエータと、  前記第１アクチュエータに接続された第１作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第２固定端を有し、前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第２下部電極と、前記第２下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第２下部圧電膜と、前記第２下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第２中間電極と、前記第２中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第２上部圧電膜と、前記第２上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第２上部電極とを備え、前記第２中間電極と、前記第２下部電極および第２上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第２アクチュエータと、前記第２アクチュエータに接続された第２作用部と、前記基板上に少なくとも一端が固定された第３固定端を有し、前記第１アクチュエータに対して前記第２アクチュエータと反対側に前記第１アクチュエータと並行して配置され、前記第１下部電極と同層となる第３下部電極と、前記第３下部電極上に形成され前記第１下部圧電膜と同層となる第３下部圧電膜と、前記第３下部圧電膜上に形成され前記第１中間電極と同層となる第３中間電極と、前記第３中間電極上に形成され前記第１上部圧電膜と同層となる第３上部圧電膜と、前記第３上部圧電膜上に形成され前記第１上部電極と同層となる第３上部電極とを備え、第３中間電極と、前記第３下部電極および第３上部電極の少なくとも１つの電極とに電圧を印加することにより動作可能な第３アクチュエータと、前記第３アクチュエータに接続された第３作用部と、を備え、前記第１乃至第３作用部で電気回路要素を構成していることを特徴とする。
【００３４】
なお、前記第２および第３固定端が、前記第１固定端を通りかつ前記第１アクチュエータの延在する方向と実質的に直交する直線上に位置し、前記第１アクチュエータの前記第１固定端から前記第１作用部が接続されている位置までの距離と、前記第２アクチュエータの前記第２固定端から前記第２作用部が接続されている位置までの距離と、前記第３アクチュエータの前記第３固定端から前記第３作用部が接続されている位置までの距離と、が実質的に等しくてもよい。
【００３５】
なお、前記第１作用部は、前記第１アクチュエータの他端に接続され、前記第１下部電極と同層となる第４下部電極と、前記第１下部圧電膜と同層となる第４下部圧電膜とを備え、前記第２作用部は、前記第２アクチュエータの他端に接続された第１本体部と、前記第１本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第１延在部とを備え、前記第１本体部は、前記第２下部電極と同層となる第５下部電極と、前記第５下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第５下部圧電膜と、前記第５下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第４中間電極と、前記第４中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第４上部圧電膜と、前記第４上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第４上部電極と、を有し、前記第１延在部は前記第４上部電極と同層となる第１延在電極を有し前記第１延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップし、前記第３作用部は、前記第３アクチュエータの他端に接続された第２本体部と、前記第２本体部に接続されて前記第１作用部に向かって延在する第２延在部とを備え、前記第２本体部は、前記第２下部電極と同層となる第６下部電極と、前記第６下部電極上に形成され前記第２下部圧電膜と同層となる第６下部圧電膜と、前記第６下部圧電膜上に形成され前記第２中間電極と同層となる第５中間電極と、前記第５中間電極上に形成され前記第２上部圧電膜と同層となる第５上部圧電膜と、前記第５上部圧電膜上に形成され前記第２上部電極と同層となる第５上部電極とを有し、前記第２延在部は前記第５上部電極と同層となる第２延在電極を有し、前記第２延在電極の先端部が前記基板側からみたときに前記第１作用部の前記第３下部電極とオーバーラップしていてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、圧電膜等の残留歪に起因する反りによる影響を抑制して、圧電駆動の変位量を再現良く、かつ高精度で制御可能な圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
まず、本発明の実施形態を説明する前に、本発明に至った経緯を説明する。
【００３８】
本発明者達は、圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータにおける可動範囲と、前述したように動作に最も大きな影響を及ぼす、残留応力の不釣合いにより生じる反りの大きさとに関する考察を繰り返し、その結果を基に反りを克服するための新しいアイデアを考えついた。
【００３９】
既に解決すべき問題点は、既に詳細に説明したように、圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータの反り量はアクチュエータの長さの２乗に比例する。三次元的に考えると、図３に模式的に示すように、圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ１１は、基板１に対する固定端１１ａを中心として放射面５０の形状に反る。
【００４０】
そこで、本発明者達は、図４に模式的に示すように、第１および第２圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ１１、２１を同じ条件で作製し並べて配置することを考えた。このような構成にすることにより、それぞれのアクチュエータ１１、２１の反り量は放射面５０に沿ってほぼ同じとなる。そして、それぞれのアクチュエータの固定端１１ａ、２１ａから同じ距離の部分に作用部１１ｂ、２１ｂを設けることにより、作用部１１ｂ、２１ｂにおける反りによる変位量は同じとなり、反りの影響は抑制される。
【００４１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一、或いは類似の部分には同一、又は類似の符号が付してある。
【００４２】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを図１に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１を備えている。第１アクチュエータの一端は固定端であり、アンカー１８を通して基板１に固定されている。第１アクチュエータ１１は下部電極１３、圧電膜１４、中間電極１５、圧電膜１６、上部電極１７を備えており、いわゆるバイモルフ構造と呼ばれる圧電駆動型アクチュエータとなっている。第１アクチュエータ１１の他端には作用部１２が接続されている。
【００４３】
第２アクチュエータ２１は第１アクチュエータ１１と同一の積層構造、及び同一の作製条件、或いは、第１アクチュエータ１１の作製と同時に形成されており、一端は固定端であり、アンカー２８を通して基板１に固定されている。第２アクチュエータ２１は下部電極２３、圧電膜２４、中間電極２５、圧電膜２６、上部電極２７を備えている。第２アクチュエータ２１の下部電極２３、圧電膜２４、中間電極２５、圧電膜２６、上部電極２７は、第１アクチュエータ１１の下部電極１３、圧電膜１４、中間電極１５、圧電膜１６、上部電極１７とそれぞれ同層となるように構成されている。
【００４４】
第２アクチュエータ２１の他端には作用部２２が接続されている。また、第２アクチュエータ２１の固定端は、第１アクチュエータ１１の固定端を通りかつ第１アクチュエータ１１の延在する方向と直交する直線上に位置している。そして、第１アクチュエータ１１の固定端から作用部１２が接続されている位置までの距離と、第２アクチュエータ２１の固定端から作用部２２が接続されている位置までの距離はほぼ同一である。
【００４５】
そのため、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１とを形成する圧電膜や電極に上下非対称な残留歪が生じた場合でも、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１の反り量はほぼ同じとなる。従って、反りによる作用部１２と作用部２２との変位の差は非常に小さく抑制することが可能となる。
【００４６】
図２には、第１アクチュエータ１１と同一の積層構造、及び同一の作製条件で形成した第２アクチュエータ２１の反り量をコンフォーカルレーザ顕微鏡で観測した結果を示す。図２の横軸は各アクチュエータのアンカーから作用部方向の任意の点までの長さを示し、縦軸は、その点における反り量を示す。図２から分かるように第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１の反り量はほぼ同じであり、第１アクチュエータ１１に接続した作用部１２と第２アクチュエータ２１に接続した作用部２２の反りによる変位の差は非常に小さく抑制されていることが分かる。
【００４７】
したがって、本実施形態の作用部１２、２２に、例えば後述の図６乃至図７に示すように、電極または接点を設けて、キャパシタ構造または接点構造を形成すれば、変位量を再現良く、かつ高精度で制御可能な可変容量型キャパシタまたはスイッチを得ることができる。
【００４８】
以上、説明したように、本実施形態によれば、残留歪に起因する反りによる変位の差を抑制して、圧電駆動の変位量を再現良く、かつ高精度で制御可能な圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを得ることができる。
【００４９】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを図５に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、第１実施形態の作用部１２を、第１アクチュエータ１１と同様に、下部電極１３、圧電膜１４、中間電極１５、圧電膜１６、および上部電極１７で形成し、作用部２２を第２アクチュエータ２１と同様に、下部電極２３、圧電膜２４、中間電極２５、圧電膜２６、および上部電極２７で形成した構成となっている。
【００５０】
作用部１２、２２を、アクチュエータを形成する材料で作製することにより、作用部で生じる残留歪による変位を作用部同士で抑制し易くなったり、アクチュエータと作用部を同時に形成できたりするなどの利点がある。
【００５１】
なお、作用部はアクチュエータを構成する全ての圧電膜、上部電極、及び下部電極を使用しても、一部の材料を使用してもよいことは云うまでもない。
【００５２】
また、作用部１２は第２アクチュエータ２１を形成する材料の全て、或いは一部を使用しても問題はなく、作用部２２は第１アクチュエータ１１を形成する材料の全て、或いは一部を使用してもよいことは云うまでもない。
【００５３】
本実施形態も第１実施形態と同様に、残留歪に起因する反りによる変位の差を抑制して、圧電駆動の変位量を再現良く、かつ高精度で制御可能な圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを得ることができる。
【００５４】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを図６に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、第１実施形態の作用部１２と作用部２２とで平行平板キャパシタを形成し、可変キャパシタを作製した構成となっている。
【００５５】
作用部１２は、第１アクチュエータ１１の下部電極１３および圧電膜１４から構成されている。また、作用部２２は、本体部２２ａと、この本体部２２ａに接続されて第２アクチュエータ２１の延在する方向とほぼ直交する方向に延在する延在部２２ｂとを備えている。本体部２２ａは第２アクチュエータ２１と同様に、下部電極２３、圧電膜２４、中間電極２５、圧電膜２６、および上部電極２７から構成され、延在部２２ｂは第２アクチュエータ２１の中間電極２５、圧電膜２６、および上部電極２７から構成される。そして、延在部２２ｂの先端部２２ｂ１は上面からみたときに作用部１２の少なくとも一部分とオーバーラップし、先端部２２ｂ１と、作用部１２との間にギャップ２が設けられるように構成されている。したがって、先端部２２ｂ１は延在部２２ｂの先端部２２ｂ１以外の部分に比べて持ち上がるように、基板１から遠くなるように構成される。このように、先端部２２ｂ１と、作用部１２との間にギャップ２を設けることで平行平板キャパシタが形成される。このギャップ２は、作用部１２の圧電膜１４上に図示しない犠牲層を堆積し、続いて作用部２２を形成した後で、上記犠牲層を除去することで形成できる。
【００５６】
第１アクチュエータ１１および第２アクチュエータ２１の一方、或いは両方のアクチュエータを駆動させることにより、ギャップ２の間隔が変化し、結果として平行平板キャパシタの静電容量が変化し、可変キャパシタとして動作させることが可能となる。この様な平行平板キャパシタを形成することにより、比較的大きな静電容量を有するキャパシタを作製することができる。
【００５７】
第１アクチュエータの下部電極１３および上部電極１７と、中間電極１５との間に０Ｖ〜３Ｖの電圧を印加し、第２アクチュエータの中間電極２５と、下部電極２３および上部電極２７と間に０Ｖ〜３Ｖの電圧を印加すると、印加電圧の増加に対して第１アクチュエータ１１は基板１に対して上方に変位し、第２アクチュエータ２１は下方に変位した。最終的には、印加電圧３Ｖにおいて、作用部１１と作用部２２の先端部２２ｂ１とは接触、即ち作用部１２の下部電極１３と作用部２２の先端部２２ｂ１の中間電極２５とが作用部１２の圧電膜１４を介して接触した。その結果、作用部１２と作用部２２の先端部２２ｂ１とで構成した平行平板キャパシタの静電容量は０．１１ｐＦから５．３３ｐＦと非常に大きな容量変化が得られた。
【００５８】
また、上述の平行平板キャパシタは第１アクチュエータ１１と、第２アクチュエータ２１とを構成する材料で作製したが、それ以外の材料を用いて作製しても何ら問題はない。
【００５９】
また、上述と同様の構成を用いることにより、交流信号は平行平板キャパシタの静電容量が小さい場合は高インピーダンス、静電容量が大きい場合は低インピーダンスになる。このような性質を利用して、交流信号に対してスイッチとして動作するキャパシティブスイッチを形成することも可能である。
【００６０】
なお、本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを用いる場合において注意すべきことは、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１とにはそれぞれのアクチュエータを駆動するための駆動信号に加え、可変キャパシタを通過する信号も存在するので、この可変キャパシタを通過する信号を、バイアスＴ等の何らかの手段を用いて分離する必要がある。
【００６１】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを図７に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、図５に示す第２実施形態において、作用部１２が第２アクチュエータ２１の方に向かうように第１アクチュエータ１１の側部に設けられ、作用部２２が第１アクチュエータ１１の方に向かうように第２アクチュエータ２１の側部に設けられた構成となっている。そして作用部１２および作用部２２は上面から見た場合に櫛歯形状を有し、それぞれの櫛歯が互い違いとなるように配置されている。したがって、本実施形態においては、作用部１２と作用部２２とで櫛歯状の可変キャパシタが形成される。キャパシタの静電容量は、それぞれの作用部の下部電極、中間電極、上部電極間に生じる。
【００６２】
なお、本実施形態では作用部１２は第１アクチュエータ１１と全く同じ材料を使用して作成され、作用部２２は第２アクチュエータ２１と全く同じ材料を使用して作成されている。
【００６３】
第１アクチュエータ１１および第２アクチュエータ２１のうちの一方のアクチュエータ、或いは両方のアクチュエータを駆動させることにより、作用部１２および作用部２２の下部電極、中間電極、上部電極間のオーバーラップ量が変化し、結果として櫛歯状キャパシタの静電容量が変化し、可変キャパシタとして動作させることが可能となる。このような櫛歯状キャパシタを形成することにより、平行平板キャパシタと比較して、キャパシタを構成する電極を基板に対して垂直に作製する必要がなくなるため、作製が非常に容易になるなどの利点がある。
【００６４】
第１アクチュエータの下部電極１３および上部電極１７と中間電極１５との間に０Ｖ〜３Ｖの電圧を印加し、第２アクチュエータの中間電極２５と、下部電極２３および上部電極２７との間に０Ｖ〜３Ｖの電圧を印加すると、印加電圧の増加に対して第１アクチュエータ１１は基板１に対して上方に変位し、第２アクチュエータ２１は下方に変位した。その結果、作用部１２と作用部２２とで構成した櫛歯状キャパシタの静電容量は０．３２ｐＦ〜０．０８ｐＦの容量変化が得られた。
【００６５】
また、上述の櫛歯状キャパシタは第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１とを構成する材料と全く同じ材料で作製したが、一部のみを同じ材料を用いて作製しても問題は無く、また、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１を構成する以外の材料を用いて作製しても何ら問題はない。
【００６６】
また、上述と同様の構成を用いることにより、交流信号に対してスイッチとして動作するキャパシティブスイッチを形成することも可能である。
【００６７】
なお、本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを用いる場合に注意すべきことは、第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータにはそれぞれのアクチュエータを駆動するための駆動信号に加え、可変キャパシタを通過する信号も存在するため、これら可変キャパシタを通過する信号をバイアスＴ等の何らかの手段を用いて分離する必要がある。
【００６８】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを第８図に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、第１実施形態の作用部１２と作用部２２とで電気接点を形成し、スイッチを構成している。
【００６９】
作用部１２は、本体部１２ａと、この本体部１２ａに接続する延在部１２ｂとを有している。本体部１２ａは、第２アクチュエータ２１側の第１アクチュエータ１１の側部に第１アクチュエータ１１に沿って設けられ、一端がアンカー１８を介して基板１に固定される。延在部１２ｂは、本体部１２ａの他端に第２アクチュエータ２１に向かって本体部１２ａとほぼ直交するように設けられている。本体部１２ａは第１アクチュエータ１１と全く同じ構成、すなわち下部電極１３、圧電膜１４、中間電極１５、圧電膜１６、および上部電極１７から構成され、延在部１２ｂは下部電極１３から構成される。そして、作用部１２は、圧電膜１６と同層でかつ同じ材料からなる複数の接続部４１によって第１アクチュエータ１１に接続される。
【００７０】
作用部２２は、本体部２２ａと、この本体部２２ａに接続する延在部２２ｂとを有している。本体部２２ａは、第１アクチュエータ１１側の第２アクチュエータ２１の側部に第２アクチュエータ２１に沿って設けられ、一端がアンカー２８を介して基板１に固定される。延在部２２ｂは、本体部２２ａの他端に第１アクチュエータ１１に向かって本体部２２ａとほぼ直交するように設けられている。本体部２２ａは第２アクチュエータ２１と全く同じ構成、すなわち下部電極２３、圧電膜２４、中間電極２５、圧電膜２６、および上部電極２７から構成され、延在部２２ｂは上部電極２７から構成される。そして、作用部２２は、圧電膜２６と同層でかつ同じ材料からなる複数の接続部４３によって第２アクチュエータ２１に接続される。
【００７１】
また、作用部１２の延在部１２ｂと作用部２２の延在部２２ｂとの一部がギャップ３を介してオーバーラップが生じるように構成されている。ギャップ３は第３実施形態の場合と同様に、作用部１２の延在部１２ｂ上に図示しない犠牲層を堆積し、続いて作用部２２の延在部２２ｂを形成した後で、上記犠牲層を除去することで形成される。なお、第１アクチュエータ１１と作用部１２は電気的に絶縁されており、第２アクチュエータ２１と作用部２２は電気的に絶縁されている。
【００７２】
下部電極１３から構成される延在部１２ｂと、上部電極２７から構成される延在部２２ｂとの一部分に、ギャップ３を介してオーバーラップが生じるように形成される。このオーバーラップ部分が電気接点となる。ギャップ３の大きさ、すなわち延在部１２ｂと延在部２２ｂとの距離が零でない場合、作用部１２の延在部１２ｂと作用部２２の延在部２２ｂとは電気的に絶縁され、スイッチとしてはＯＦＦ状態となる。第１アクチュエータ１１、或いは第２アクチュエータ２１、或いはその両方を駆動させ、最終的にギャップ３の大きさが零になった場合、作用部１２の延在部１２ｂと作用部２２の延在部２２ｂは電気的に導通し、スイッチとしてはＯＮ状態となる。
【００７３】
このような電気接点を作製することにより、接点を形成する電極面積を比較大きく作製することができ、結果として、接触抵抗の低減等に有利である。
【００７４】
第１アクチュエータ１１の下部電極１３および上部電極１７と中間電極１５との間に０Ｖ〜５Ｖの電圧を印加し、第２アクチュエータ２１の中間電極２５と下部電極２３および上部電極２７との間に０Ｖ〜５Ｖの電圧を印加すると、印加電圧の増加に対して第１アクチュエータ１１は基板１に対して上方に変位し、第２アクチュエータ２１は下方に変位した。印加電圧が０Ｖ〜３．３Ｖの間では第１作用部１２の下部電極１３と第２作用部２２の上部電極２７はＯＦＦ状態、３．３Ｖ〜５Ｖの間ではＯＮ状態となった。また、本実施形態においては、スイッチの駆動電圧は一定に保つことができた。
【００７５】
なお、スイッチは第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１を形成する材料で作製したが、それ以外の材料を用いて作製しても何ら問題はない。
【００７６】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを図９に示す。本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、図６に示す第３実施形態において、第１アクチュエータ１１に対して第２アクチュエータ２１と反対側に第３のアクチュエータ３１を設けた構成となっている。すなわち、第３実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータは、２個のアクチュエータ１１、２１を有する可変キャパシタであったが、本実施形態は、３個のアクチュエータ１１、２１、３１で可変キャパシタを構成する。
【００７７】
第３のアクチュエータ３１は、一端が、基板１上に設けられたアンカー３８に固定され、他端には作用部３２が接続されている。第３のアクチュエータ３１は、下部電極３３、圧電膜３４、中間電極３５、圧電膜３６、および上部電極３７から構成されており、いわゆるバイモルフ構造を有している。なお、第１乃至第３のアクチュエータ１１、２１、３１は同一の積層構造、及び同一の作製条件、或いは、同時に作製される。
【００７８】
そして、作用部３２は、第３実施形態で説明した作用部３２と同様に、本体部３２ａと、この本体部３２ａに接続されて第３のアクチュエータ３１の延在する方向とほぼ直交する方向に延在する延在部３２ｂとを備えている。本体部３２ａは第３のアクチュエータ３１と同様に、下部電極３３、圧電膜３４、中間電極３５、圧電膜３６、および上部電極３７から構成され、延在部３２ｂは第３アクチュエータ３１の中間電極３５、圧電膜３６、および上部電極３７から構成される。そして、延在部３２ｂの先端部３２ｂ１は上面からみたときに作用部１２の一部分とオーバーラップし、先端部３２ｂ１と、作用部１２との間にギャップ２ａが設けられるように構成されている。したがって、先端部３２ｂ１は延在部３２ｂの先端部３２ｂ１以外の部分に比べて持ち上がるように、基板１から遠くなるように構成される。このように、作用部２２の先端部２２ｂ１と作用部１２との間にギャップ２を設けるととともに、作用部３２の先端部３２ｂ１と作用部１２との間にギャップ２ａを設けることで平行平板キャパシタが形成される。このギャップ２ａは、第３実施形態で説明したと同様にして形成できる。
【００７９】
第１乃至第３のアクチュエータ１１、２１、３１のうちの少なくとも１つのアクチュエータを駆動することにより、ギャップ２、２ａの間隔が変化し、結果として平行平板キャパシタの静電容量が変化し、第３実施形態３と同様に可変キャパシタとして動作する。ただし、これらの平行平板キャパシタを通過する信号は、例えば、作用部２２と作用部１２とで形成された平行平板キャパシタを通過した後、再び、作用部１２と作用部３２で形成された平行平板キャパシタを通過する。即ち、等価回路図では図１０で表される。図１０において、例えば、可変キャパシタ１００ａは作用部２２と作用部１２で形成された平行平板キャパシタ、可変キャパシタ１００ｂは作用部１２と作用部３２で形成された平行平板キャパシタで、線路１１０ａは作用部２２の中間電極２５、線路１１０ｂは中間電極３５、線路１１０ｃは作用部１２の下部電極１３に対応している。
【００８０】
また、第１アクチュエータ１１のみを静電容量変化のために駆動し、第２アクチュエータ２１および第３のアクチュエータ３１には駆動電圧を印加しない場合、これらのアクチュエータ２１、３１にはキャパシタを通過する信号のみしか流れないため、第３および第４実施形態で説明した、アクチュエータを駆動するための駆動信号と可変キャパシタを通過する信号を分離する手段を用いる必要がないと言う利点がある。
【００８１】
また、第５実施形態と同様に、作用部１２を下部電極１３のみで構成し、作用部２２の延在部２２ｂを上部電極２７のみで構成し、作用部３２の延在部３２ｂを上部電極３７のみで構成すればスイッチとして用いることができる。
【００８２】
図９に示す本実施形態の圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータにおいて、第１アクチュエータ１１を０Ｖ〜３Ｖの電圧で駆動することにより、２つの平行平板キャパシタの直列合成静電容量は０．０４ｐＦから２．４ｐＦの容量変化が得られた。
【００８３】
また、本実施形態は、交流信号に対してスイッチとして動作するキャパシティブスイッチとして使用することも可能である。
【００８４】
なお、上述の平行平板キャパシタは第１アクチュエータ１１と第２アクチュエータ２１を形成する材料で作製したが、それ以外の材料を用いて作製しても何ら問題はない。
【００８５】
また、第１乃至第６実施形態においては、圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータの動作は、例えば第１アクチュエータの上部電極および下部電極間に電圧を印加して、第２アクチュエータの上部電極および下部電極に、第１アクチュエータに対して逆の電圧、或いは異なる電圧を印加することにより、それぞれのアクチュエータ間のギャップを変化させてもよい。或いは、第１アクチュエータのみを駆動させ、第２アクチュエータは駆動させない、また、その反対の動作方法等がある。
【００８６】
また、圧電駆動の各アクチュエータは、上下電極で挟まれた一様の構造に限らず、アクチュエータの途中で上下電極の極性を反転させた、いわゆるＳモードの圧電駆動型アクチュエータを使用することもできる。
【００８７】
また、圧電駆動の各アクチュエータは、一端が固定された、いわゆる片持ち梁構造に限らず、両端が固定された、いわゆる両持ち梁構造を使用することもできる。
【００８８】
また、圧電駆動機構を有する可動アクチュエータ構造としては、いわゆるユニモルフ構造または非対称バイモルフ構造と呼ばれる上下電極で挟んだ圧電膜と支持膜を積層した構造、バイモルフ構造と呼ばれる上下電極で挟んだ圧電膜を２層に重ねた構造などを使用することができる。
【００８９】
圧電駆動部に使用する圧電膜の材料として、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などのウルツ鉱型の結晶が安定で好ましく、また、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）やチタン酸バリウム（ＢＴＯ）などのペロブスカイト系強誘電体も使用することができる。
【００９０】
また、圧電駆動部に使用する上部電極および下部電極の材料としては、比抵抗値、薄膜としての作りやすさから、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）などの低抵抗の金属であることが望ましい。
【００９１】
また、作用部に使用する材料としては、圧電膜、或いは上部電極、下部電極と同じ材料、或いは半導体プロセスで一般的に使用される材料が望ましい。
【００９２】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態による移動体通信機を図１１乃至図１２（ｃ）を参照して説明する。
【００９３】
一般に、移動体通信機は複数の周波数帯域を取り扱うため、それぞれの周波数帯を選択する周波数選択回路を備えている。図１１は本実施形態による移動体通信機の周波数帯選択回路を示す回路図である。この周波数帯選択回路は、スイッチ１２０と、帯域通過フィルタ１３１、１３２、１３３と、制御回路１４０と、スイッチ１５０とを備えている。スイッチ１２０、１５０として、上記実施形態で説明した圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータが用いられる。帯域通過フィルタ１３１、１３２、１３３は、図１２（ａ）に示すように、それぞれ中心周波数がＦ１、Ｆ２、Ｆ３の帯域の周波数を通過させる。
【００９４】
スイッチ１２０は、制御回路１４０からの指令に基づいて帯域通過フィルタ１３１、１３２、１３３のうちの１つを選択し、この選択した帯域通過フィルタ、例えば帯域通過フィルタ１３１に、図１２（ｂ）に示す入力信号Ｓｉｎを送出する。すると、帯域通過フィルタ１３１を通過した信号は、制御回路１４０からの指令に基づいて動作するスイッチ１５０を介して出力される。この出力信号を図１２（ｃ）に示す。
【００９５】
（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態によるチューナブルフィルタを図１３（ａ）に示す。本実施形態のチューナブルフィルタは、共振器１６１と、この共振器１６１に並列に接続された可変キャパシタ１６２と、共振器１６１と直列に接続された可変キャパシタ１６３とを備えた回路１６０がラダー状に接続された回路を備えており、図１３（ｂ）に示すように、通過帯域が可変可能となる。回路１６０は、共振器１６１の共振周波数および反共振周波数を変化させることができる。可変キャパシタ１６２、１６３として、上述の実施形態で説明した圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータが用いられる。
【００９６】
なお、本実施形態においては、共振器１６１と、この共振器１６１に対して直列および並列に接続した可変キャパシタ１６２、１６３とを有する回路１６０は、ラダー状に接続されていたが、格子状に接続しても、同様の効果を得ることができる。
【００９７】
（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態による増幅器の整合回路を図１４（ａ）に示す。
【００９８】
一般に、増幅器に回路を接続する場合、不整合による反射を防止するために、増幅器の前段に接続された回路のインピーダンスと増幅器の入力インピーダンスとを整合させ、更に増幅器の後段に接続された回路のインピーダンスと増幅器の出力インピーダンスを整合させることが望ましい。異なる周波数の信号を増幅する場合、それぞれの周波数に対して整合を取る必要がある。整合回路を構成するキャパシタやインダクタの値、すなわちキャパシタンスやインダクタのインダクタンスを可変にすることで、それぞれの周波数に対して整合を取ることが可能となる。
【００９９】
そこで、本実施形態では、整合回路を構成するキャパシタとして、上記実施形態で説明した圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを用いている。本実施形態の整合回路は、図１４に示すように、可変キャパシタ１７１、１７２と、可変インダクタ１７４、１７５、１７６と、トランジスタ１７７、１７８とを備えている。
【０１００】
可変キャパシタ１７１は一端が入力端ｉｎに接続され、他端がトランジスタ１７８のゲートに接続されている。可変インダクタ１７４は一端が入力端ｉｎに接続され、他端が接地されている。また、可変インダクタ１７５は一端が電源に接続され、他端がトランジスタ１７７のソースと、可変キャパシタ１７２の一端に接続されている。トランジスタ１７７とトランジスタ１７８は直列に接続されており、トランジスタ１７７のドレインとトランジスタ１７８のドレインとが接続され、トランジスタ１７８のソースは可変インダクタ１７６を介して接地されている。なお、トランジスタ１７７のゲートは上記電源に接続されている。また、可変キャパシタの他端は出力端ｏｕｔに接続されている。
【０１０１】
本実施形態においては、可変インダクタ１７４、１７５、１７６のそれぞれは、図１４（ｂ）に示すように、直列に接続された複数の固定インダクタ１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｃをスイッチ１８１、１８２で切り換え可能な構成として実現される。なお、可変インダクタは、複数の固定インダクタを並列に接続し、スイッチで切り換えるように構成してもよい。
【０１０２】
以上、詳述したように本発明の各実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ構造を使用することにより、圧電駆動型アクチュエータがそれを構成する材料の残留応力により反ったとしても、圧電駆動型アクチュエータに接続した作用部間の変位の差を抑制、一定に保つことにより、再現性や信頼性に優れた制御機構を持つＭＥＭＳバリキャップやＭＥＭＳスイッチを提供することが可能となり、本発明の工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【０１０３】
【図１】本発明の第１実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを示す斜視図。
【図２】第１実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータの反りを観測した結果を示す図。
【図３】圧電駆動型アクチュエータの反りを模式的に示した図。
【図４】近接する２つのアクチュエータを同一条件で作製したときの反りを模式的に示した図。
【図５】本発明の第２実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを示す斜視図。
【図６】本発明の第３実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを示す斜視図。
【図７】本発明の第４実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを示す斜視図。
【図８】本発明の第５実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータ示す斜視図。
【図９】本発明の第６実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータを示す斜視図。
【図１０】第６実施形態による圧電駆動型ＭＥＭＳアクチュエータの可変キャパシタ部の等価回路図。
【図１１】本発明の第７実施形態による移動体通信機の周波数帯選択回路を示す回路図。
【図１２】第７実施形態の周波数選択回路の動作を説明する波形図。
【図１３】本発明の第８実施形態によるチューナブルフィルタを示す図。
【図１４】本発明の第９実施形態による増幅器の整合回路を示す図。
【符号の説明】
【０１０４】
１  基板
２  ギャップ
３  ギャップ
１１  第１アクチュエータ
１２  作用部
１３  下部電極
１４  圧電膜
１５  中間電極
１６  圧電膜
１７  上部電極
１８  アンカー
２１  第２アクチュエータ
２２  作用部
２２ａ  本体部
２２ｂ  延在部
２２ｂ１  先端部
２３  下部電極
２４  圧電膜
２５  中間電極
２６  圧電膜
２７  上部電極
【図１】
0004834443.tif 000002
【図２】
0004834443.tif 000003
【図３】
0004834443.tif 000004
【図４】
0004834443.tif 000005
【図５】
0004834443.tif 000006
【図６】
0004834443.tif 000007
【図７】
0004834443.tif 000008
【図８】
0004834443.tif 000009
【図９】
0004834443.tif 000010
【図１０】
0004834443.tif 000011
【図１１】
0004834443.tif 000012
【図１２】
0004834443.tif 000013
【図１３】
0004834443.tif 000014
【図１４】
0004834443.tif 000015