[发明专利]微型可动元件以及微型可动元件阵列

说明书

技术领域

本发明涉及具有微小可动部的、例如微镜(micro mirror)元件、加速 度传感器、角速度传感器、振动元件等微型可动元件以及微型可动元件阵 列。

背景技术

近年来，在各种各样的技术领域中，考虑应用通过微细加工技术形成 的具有微小结构的元件。在这样的元件中，包含有例如微镜元件、角速度 传感器、加速度传感器等具有微小可动部的微型可动元件。微镜元件在例 如光盘技术或光通信技术领域中作为光反射功能元件来被使用。角速度传 感器和加速度传感器用于例如带有摄影机或相机的便携式电话机的防抖功 能、车载导航系统、安全气囊启动定时系统、车或机器人等的姿势控制系 统等用途中。这样的微型可动元件被记载在例如下述的专利文件1～3 中。

专利文件1：日本专利公开公报特开2003-19700号；

专利文件2：日本专利公开公报特开2004-341364号；

专利文件3：日本专利公开公报特开2006-72252号。

图23至图25表示作为现有的微型可动元件的一个例子的微型可动元 件X3。图23是微型可动元件X3的平面图、图24和图25分别是沿着图 23的线XXIV-XXIV和线XXV-XXV的截面图。

微型可动元件X3包括摆动部40、框架51、一对扭杆(torsion bar) 52、梳齿电极53，并被构成为微镜元件。为了清楚地进行图示，在图23 中对摆动部40和框架51划阴影线来表示。

摆动部40具有岸面(land)部41、梳齿电极42、梁部43，并且可摆 动地被设置。岸面部41的表面上设置有具有光反射功能的镜面41a。梳齿 电极42构成本元件的驱动机构中的可动电极，并且由被赋予导电性的硅 材料构成。梁部43由被赋予导电性的硅材料构成，并且连结岸面部41和 梳齿电极42。

框架51具有包围摆动部40的形状，并由被赋予导电性的硅材料构 成。

一对扭杆52规定摆动部40或岸面部41的摆动动作的轴心A3。各扭 杆52与摆动部40的梁部43以及框架51连接，并连结梁部43和框架 51。另外，扭杆52由被赋予导电性的硅材料构成，并且具有电连接框架 51和梁部43的功能。

梳齿电极53是用于与梳齿电极42协作来产生静电引力的部位，并如 图25中所示，经由绝缘膜54被固定在框架51上。即，梳齿电极53构成 本元件的驱动机构中的固定电极。这样的梳齿电极53由被赋予导电性的 硅材料构成。另外，绝缘膜54由氧化硅构成，绝缘膜54的厚度为 0.5μm。当摆动部40例如不动作时，梳齿电极42、53如图24和图25所示 的那样位于相互不同的高度。不动作中的梳齿电极42、53之间相隔距离 为3μm左右。另外，梳齿电极42、53以使它们的电极齿错开位置的方式 被配置，以避免在摆动部40的摆动动作时相互抵接。

在微型可动元件X3中，通过对梳齿电极42、53中的每一个根据需要 赋予预定的电位，能够使摆动部40或岸面部41围绕轴心A3旋转位移。 对梳齿电极42的电位赋予可以经由框架51、两个扭杆52、以及梁部43 来实现，并且梳齿电极42被接地。一旦通过对梳齿电极42、53中的每一 个赋予预定的电位来在梳齿电极42、53之间形成电场并产生所希望的静 电引力，则梳齿电极42被吸入到梳齿电极53中。因此，摆动部40或岸面 部41围绕轴心A3进行摆动动作，并且可以旋转位移至电极间的静电引力 和各扭杆52的抗扭阻力总和相平衡的位置。调整对梳齿电极42、53赋予 的电位来调整这样的摆动动作中的旋转位移量。另外，一旦削减作用在梳 齿电极42、53之间的静电引力，各扭杆52就会复原到其自然状态，摆动 部40或岸面部41成为图25所示的配置方向。通过如上述的摆动部40或 岸面部41的摆动驱动，能够适当地切换被设置在岸面部41上的镜面41a 反射的光的反射方向。