專利名稱：靜電驅(qū)動(dòng)器及使用該驅(qū)動(dòng)器的靜電微動(dòng)繼電器等其他設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電驅(qū)動(dòng)器(actuator)及使用該驅(qū)動(dòng)器的靜電微動(dòng)繼電器(microrelay)等其他設(shè)備，特別是涉及一種具有帶電量控制結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器，和使用該驅(qū)動(dòng)器的靜電微動(dòng)繼電器、無(wú)線裝置、測(cè)量裝置、便攜信息終端裝置。
可動(dòng)基板3是從Si基板加工而得，由4根彈性梁12支撐的可動(dòng)電極13位于中央部，在可動(dòng)電極13的下面中央部，通過絕緣層14設(shè)有可動(dòng)接點(diǎn)15。在可動(dòng)基板13的下面周邊部突出有固定塊16，利用固定塊16把可動(dòng)基板3固定在固定基板2上表面上，可動(dòng)電極13和固定電極4隔開空間對(duì)置，可動(dòng)接點(diǎn)15跨越固定接點(diǎn)5、6間，并和固定接點(diǎn)5、6間隔開空間對(duì)置。
但是，向固定電極4和可動(dòng)電極13之間施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，驅(qū)動(dòng)電壓一達(dá)到某電壓值，通過作作于固定電極4和可動(dòng)電極13間的靜電吸引力，可動(dòng)電極13被吸向固定電極4側(cè)，可動(dòng)電極13通過使彈性梁12彎曲并通過絕緣膜7被吸附到固定電極4上?？蓜?dòng)電極13一吸附到固定電極4上，跟隨其前后，可動(dòng)接點(diǎn)15被壓接到固定接點(diǎn)5、6間，通過可動(dòng)接點(diǎn)15使固定接點(diǎn)5、6間氣閉合，一對(duì)連接焊盤10、11間導(dǎo)通。
因此，理想的靜電驅(qū)動(dòng)器具有圖3所示CV特性。這里所說(shuō)的靜電驅(qū)動(dòng)器的CV特性，是指施加于固定電極4和可動(dòng)電極13間的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive和兩電極4、13間的靜電電容C的關(guān)系。圖3中，C1是可動(dòng)電極13和固定電極4間未施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)的靜電電容C的值，C2是可動(dòng)電極13通過絕緣膜7被吸附到固定電極4上時(shí)的靜電電容C的值，接通電壓Von是可動(dòng)電極13被吸附到固定電極4上(或從固定電極4脫離)時(shí)的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive的值，理想的靜電驅(qū)動(dòng)器的該CV特性，具有關(guān)于驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive＝0伏點(diǎn)的對(duì)稱的輪廓。
過去的靜電驅(qū)動(dòng)器，例如上述的靜電驅(qū)動(dòng)器，在可動(dòng)電極和固定電極間長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)施加驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，由于固定電極上的絕緣膜逐漸帶電，所以靜電驅(qū)動(dòng)器的接通電壓和斷開電壓等工作電壓特性發(fā)生變動(dòng)。該工作電壓特性的變動(dòng)原因是由于帶電，使固定電極和可動(dòng)電極間產(chǎn)生從外部施加的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive以外的電位差，所以靜電驅(qū)動(dòng)器的工作電壓特性發(fā)生變動(dòng)，使得產(chǎn)生即使施加額定的接通電壓，靜電驅(qū)動(dòng)器也不作動(dòng)，或即使斷開施加電壓靜電驅(qū)動(dòng)器也不斷開的問題。下面，將詳細(xì)說(shuō)明該工作電壓特性的變動(dòng)原因。
帶電方式分2種，分別稱為正偏移和負(fù)偏移。所謂正偏移是指把CV特性的中心值偏移到驅(qū)動(dòng)電壓正側(cè)的帶電(參照?qǐng)D6)。正偏移的原因是固定電極上的絕緣膜和可動(dòng)電極的接觸部分產(chǎn)生電荷轉(zhuǎn)移(電荷移動(dòng))，使絕緣膜帶電。這里所說(shuō)的電荷轉(zhuǎn)移是指絕緣體和導(dǎo)體的接觸部分遭受電場(chǎng)和熱時(shí)，電荷積蓄在絕緣體上造成帶電的現(xiàn)象。
例如，如圖4所示，向可動(dòng)電極13和固定電極4間施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive使可動(dòng)電極13呈正電位時(shí)，在可動(dòng)電極13和絕緣膜7的接觸部分，絕緣膜7表面的電子e向可動(dòng)電極13移動(dòng)，在絕緣膜7上殘留下空穴h，絕緣膜7帶正電。但是，改變施加到可動(dòng)電極和固定電極間的驅(qū)動(dòng)電壓的極性，使可動(dòng)電極呈負(fù)電位時(shí)，絕緣膜帶負(fù)電。
一產(chǎn)生正偏移，由于正偏移帶電，可動(dòng)電極13和固定電極4間的外加電壓Vapp相應(yīng)地只降低帶電量值的電壓ΔVp(＞0)，Vapp＝Vdrive-ΔVp其結(jié)果，表觀的接通電壓上升為Von+ΔVp(但是，Von是不帶電時(shí)的接通電壓值)。因此，正偏移的弊端表現(xiàn)為，通過可動(dòng)接點(diǎn)15使固定接點(diǎn)5、6閉合的最低驅(qū)動(dòng)電壓(表觀接通電壓)上升，正偏移大時(shí)，即使施加額定電壓，靜電驅(qū)動(dòng)器也不接通。
另外，所謂的負(fù)偏移是指把CV特性的中心值偏移到驅(qū)動(dòng)電壓負(fù)側(cè)的帶電(參照?qǐng)D6)。負(fù)偏移的原因是離子性帶電。即，陽(yáng)極接合等工藝中產(chǎn)生的離子擴(kuò)散到氧化物的絕緣膜中，擴(kuò)散在絕緣膜中的正負(fù)離子通過施加到可動(dòng)電極和固定電極間的電場(chǎng)相互向反對(duì)側(cè)移動(dòng)。
例如，如圖5所示，向可動(dòng)電極13和固定電極4間施加驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive，使可動(dòng)電極13呈正電位時(shí)，擴(kuò)散到氧化物絕緣膜7中的陽(yáng)離子p向和固定電極4的界面方向移動(dòng)，陰離子n向絕緣膜7的表面方向移動(dòng)，絕緣膜7的表面帶負(fù)電。但是，改變施加到可動(dòng)電極和固定電極間的驅(qū)動(dòng)電壓的極性，使可動(dòng)電極呈負(fù)電位時(shí)，絕緣膜帶正電。
發(fā)生這樣的負(fù)偏移時(shí)，由于離子性帶電，使可動(dòng)電極13和固定電極4間的外加電壓Vapp相應(yīng)地只增加帶電量值的電壓ΔVn(＞0)，Vapp＝Vdrive+ΔVn結(jié)果，表觀接通電壓降低為Von-ΔVn(但，Von是不帶電時(shí)的接通電壓)。因此，負(fù)偏移的弊端表現(xiàn)為用于打開固定接點(diǎn)間所需最低驅(qū)動(dòng)電壓(表觀接通電壓)降低，即使使驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive為0伏，靜電驅(qū)動(dòng)器也不斷開，或不容易斷開(即，靜電驅(qū)動(dòng)器粘附，或容易粘附)。
這樣，在驅(qū)動(dòng)靜電驅(qū)動(dòng)器時(shí)，絕緣膜肯定帶電，存在不能確保設(shè)計(jì)性能的問題。圖6表示的是靜電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行熱耐久試驗(yàn)前后的CV特性的變化圖。圖6中的虛線及菱形點(diǎn)表示的CV特性F0是熱耐久試驗(yàn)前的初期特性，相對(duì)于驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive顯示對(duì)稱特性。圖6中實(shí)線表示的CV特性F+、F-是在環(huán)境溫度85℃、驅(qū)動(dòng)電壓24伏、試驗(yàn)時(shí)間100小時(shí)的條件下，進(jìn)行熱耐久試驗(yàn)后的CV特性，以實(shí)線及方點(diǎn)表示的F+表示產(chǎn)生正偏移，以實(shí)線及三角點(diǎn)表示的F-表示產(chǎn)生負(fù)偏移的情況。
本發(fā)明涉及的靜電驅(qū)動(dòng)器，對(duì)置設(shè)置第1電極和第2電極，在第1電極和第2電極的對(duì)置區(qū)域中，在兩電極中的至少一個(gè)電極的對(duì)置面形成絕緣膜，利用向第1電極和第2電極間施加電壓時(shí)的靜電引力，來(lái)驅(qū)動(dòng)第1電極和第2電極中的至少一個(gè)電極，從而使第1電極和第2電極通過前述絕緣膜而接觸，其特征在于，第1電極和第2電極中的至少一個(gè)具有帶電量控制結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器，因具有帶電量控制結(jié)構(gòu)，所以可以控制絕緣膜內(nèi)的正負(fù)帶電量。例如，可以減小因電荷移動(dòng)等產(chǎn)生的正或負(fù)帶電量，或者，減小因離子性帶電等產(chǎn)生正或負(fù)帶電量。結(jié)果，通過控制正偏移或負(fù)偏移等帶電現(xiàn)象，可以控制靜電驅(qū)動(dòng)器的接通電壓和斷開電壓等工作電壓特性。
另外，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的前述帶電量控制結(jié)構(gòu)，是通過分別控制向第1電極和第2電極間施加電壓時(shí)產(chǎn)生于前述絕緣膜內(nèi)的正負(fù)帶電量，來(lái)任意控制前述絕緣膜內(nèi)的帶電量總和的結(jié)構(gòu)。該方式通過相互抵消正帶電量和負(fù)帶電量，可以控制產(chǎn)生于絕緣膜的整體帶電量(總量)。特別是，沒必要減小正帶電量和負(fù)帶電量，通過使正帶電量和負(fù)帶電量相互抵消，就可以減小產(chǎn)生于絕緣膜的整體帶電量，例如，可以把帶電量控制為正負(fù)為0。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，利用前述絕緣膜的厚度可以控制前述絕緣膜內(nèi)的帶電量。根據(jù)該實(shí)施方式，通過調(diào)整絕緣膜的厚度(特別是氧化膜厚度)，例如，可以控制因離子性帶電產(chǎn)生的絕緣膜的正或負(fù)帶電量。另外，前述絕緣膜是由材料不同的多層構(gòu)成時(shí)，利用直接接觸第1電極或第2電極的層的厚度，可以有效控制前述絕緣膜的帶電量。
另外，前述絕緣膜最好是由氧化膜和氮化膜構(gòu)成的，這樣，可以有效控制因離子性帶電產(chǎn)生的帶電量，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)最佳工藝步驟，能夠制作容易且成品率高的靜電驅(qū)動(dòng)器。即，氮化膜具有不使離子通過的物性，而且通過設(shè)置氮化膜，可以在維持耐壓特性的狀態(tài)下減薄氧化膜，可以控制因離子性帶電產(chǎn)生于絕緣膜的帶電量。特別是，如果使用氧化硅膜和氮化硅膜的構(gòu)成，能夠制作容易且成品率高的靜電驅(qū)動(dòng)器。
此外，前述氮化膜的表面最好用前述氧化膜覆蓋。特別是，固定絕緣膜的電極和位于反對(duì)側(cè)的氮化膜表面最好要用氧化膜覆蓋。如果氮化膜外露，會(huì)使氮化膜在加工時(shí)容易受損，形成加工精度劣化的原因，所以，如果用氧化膜覆蓋氮化膜，可以防止氮化膜被損壞。
前述絕緣膜也可以用單一材料形成。通過用單一材料形成絕緣膜，可以簡(jiǎn)化絕緣膜的結(jié)構(gòu)，使絕緣膜的制作變?nèi)菀住?br> 本發(fā)明的其他實(shí)施方式是在第1電極和第2電極相對(duì)置的區(qū)域中，利用第1電極和第2電極通過前述絕緣膜而接合的部位的接觸面積，控制前述絕緣膜的帶電量。根據(jù)該實(shí)施方式，通過調(diào)整前述接合部位的接觸面積，例如，可以控制因電荷移動(dòng)產(chǎn)生于絕緣膜的正或負(fù)帶電量。
例如，如果使前述接合部位的至少一個(gè)的表面形成至少一個(gè)突起，利用該突起(例如，突起的個(gè)數(shù)和各個(gè)的接觸面積)可以控制前述接合部位的整體接觸面積。該突起的表面形狀最好是球面狀。通過形成球面狀突起表面，可以減小和另一個(gè)電極的接觸面積，能夠有效抑制因電荷移動(dòng)產(chǎn)生的帶電量，而且，可以提高空間填充率，加強(qiáng)兩電極間的靜電引力。
本發(fā)明的另外的其他實(shí)施方式的特征在于，在第1電極和第2電極通過前述絕緣膜而接合的部位的接觸面的對(duì)應(yīng)區(qū)域，不形成至少一個(gè)的電極。根據(jù)該實(shí)施方式，在電極和絕緣膜的接觸部位，因未施加產(chǎn)生于兩電極間的電場(chǎng)，所以可以降低因電荷移動(dòng)產(chǎn)生的帶電量。
本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器可以應(yīng)用于靜電微動(dòng)繼電器。根據(jù)該靜電微動(dòng)繼電器，可以低損失地傳導(dǎo)從直流電流到高頻信號(hào)，而且還能長(zhǎng)期維持穩(wěn)定特性。
另外，本發(fā)明的靜電微動(dòng)繼電器還可以應(yīng)用于各種設(shè)備，可以構(gòu)成無(wú)線裝置，通過設(shè)置靜電微動(dòng)繼電器，以控制天線和內(nèi)部電路間的氣信號(hào)的通斷；測(cè)量裝置，設(shè)置靜電微動(dòng)繼電器，以控制測(cè)定對(duì)象物和內(nèi)部電路間的氣信號(hào)的通斷；便攜信息終端裝置，設(shè)置靜電微動(dòng)繼電器，以控制內(nèi)部氣信號(hào)的通斷。根據(jù)這些設(shè)備，可以持續(xù)抑制內(nèi)部電路用放大器等的負(fù)擔(dān)，能夠長(zhǎng)時(shí)間高精度地傳遞信號(hào)。另外，也可做到設(shè)備小型化，減少消耗電力，特別是在電池驅(qū)動(dòng)的無(wú)線裝置和使用多個(gè)靜電微動(dòng)繼電器的測(cè)量裝置中發(fā)揮著很好的效果。
另外，以上說(shuō)明的本發(fā)明的構(gòu)成要素可以盡可能地任意組合。
圖2是

圖1的靜電驅(qū)動(dòng)器的剖視圖。
圖3是理想的靜電驅(qū)動(dòng)器的CV特性示意圖。
圖4是說(shuō)明在可動(dòng)電極和絕緣膜之間產(chǎn)生正偏移帶電情形的概略示意圖。
圖5是說(shuō)明絕緣膜上產(chǎn)生負(fù)偏移帶電情形的概略示意圖。
圖6是熱耐久試驗(yàn)前后的CV特性變化示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器的透視圖。
圖8是治圖7的X-X線的剖視圖。
圖9是圖7的靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
圖10是表示在圖7的靜電驅(qū)動(dòng)器的固定電極上形成的絕緣膜的結(jié)構(gòu)的概略示意圖。
圖11是說(shuō)明在絕緣膜上設(shè)置突起以控制正偏移的原理的概略示意圖。
圖12是說(shuō)明在絕緣膜中設(shè)置氮化膜以控制負(fù)偏移的原理的概略示意圖。
圖13是表示根據(jù)本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖14是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖15是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖16是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖17是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖18是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖19是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖20是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖21是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖22是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖23是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖24是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖25是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖26(a)是表示圓筒狀突起的透視圖，(b)是說(shuō)明該突起在絕緣膜和可動(dòng)電極間的占據(jù)空間情況的概略示意圖。
圖27(a)是表示圓錐狀突起的透視圖，(b)是說(shuō)明該突起在絕緣膜和可動(dòng)電極間的占據(jù)空間情況的概略示意圖。
圖28(a)是表示表面是球面狀的突起的透視圖，(b)是說(shuō)明該突起在絕緣膜和可動(dòng)電極間的占據(jù)空間情況的概略示意圖。
圖29(a)(b)均表示球面狀突起的變形例的概略剖視圖。
圖30的(a)(b)(c)是說(shuō)明制作圖29(b)所示結(jié)構(gòu)的突起的方法的剖視圖。
圖31(a)(b)(c)是說(shuō)明制作和圖29(b)所示結(jié)構(gòu)類似的突起的方法的剖視圖。
圖32是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖33是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的概略剖視圖。
圖34是表示對(duì)絕緣膜上設(shè)置有突起的靜電驅(qū)動(dòng)器，進(jìn)行熱耐久試驗(yàn)前后的CV特性變化示意圖。
圖35是說(shuō)明進(jìn)行圖34的試驗(yàn)后的靜電驅(qū)動(dòng)器的示意圖。
圖36是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖37是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖38是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖39是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖40是表示根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)的概略剖視圖。
圖41是表示使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器的無(wú)線裝置的概略示意圖。
圖42是表示使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器的測(cè)量裝置的概略示意圖。
圖43是表示使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器的溫度管理裝置的概略示意圖。
圖44是表示使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器的便攜終端裝置的概略示意圖。
固定基板22，在由玻璃基板等構(gòu)成的基板25上使用金屬膜形成有2根信號(hào)線26、27，各信號(hào)線26、27的端部在基板25上表面的中央部隔開小的間隙對(duì)置，形成各自的固定接點(diǎn)28、29。在兩信號(hào)線26、27的左右兩側(cè)分別設(shè)有固定電極30，兩側(cè)的固定電極30通過固定接點(diǎn)28、29間的間隙而連接。在固定電極30的表面覆蓋有絕緣膜31。絕緣膜31的上表面突設(shè)有數(shù)個(gè)乃至多個(gè)微小突起32。在信號(hào)線26、27的各端部的左右兩側(cè)分別設(shè)有與固定電極30導(dǎo)通的固定電極焊盤33。在基板25上表面的1個(gè)角部設(shè)有可動(dòng)電極焊盤34。突起32的大小在數(shù)百～數(shù)千左右，但圖9為了方便說(shuō)明，對(duì)突起32的直徑和突出高度的描述均比實(shí)際相對(duì)尺寸有所夸大。
可動(dòng)基板23由Si形成、具有導(dǎo)電性，在形成于大致中央處的可動(dòng)接點(diǎn)區(qū)域35的兩側(cè)，通過彈性支撐部件36形成有可動(dòng)電極38，在各可動(dòng)電極38通過彈性彎曲部件40設(shè)有固定塊42。在可動(dòng)接點(diǎn)區(qū)域35的下表面，通過由氧化膜(SiO2)和氮化膜(SiN)組成的絕緣層44，設(shè)有由金屬等導(dǎo)電性材料構(gòu)成的可動(dòng)接點(diǎn)45。可動(dòng)基板23通過利用陽(yáng)極接合等把固定塊42固定到固定基板22上，并被有彈性地支撐在固定基板22的上方，可動(dòng)電極38通過絕緣膜31，和固定電極30對(duì)置，可動(dòng)接點(diǎn)45跨越兩固定接點(diǎn)28、29間而對(duì)置。通過把可動(dòng)基板23固定在固定基板22上面，使之和可動(dòng)電極焊盤34電連接。
護(hù)罩24由玻璃等形成，在下面形成有凹部46。護(hù)罩24從與固定基板22的上表面接合的可動(dòng)基板23的上方蓋到固定基板22的上面，使用低熔點(diǎn)玻璃等密封部件把下面外周部接合到固定基板22的上表面。其結(jié)果，可動(dòng)基板23、固定接點(diǎn)28、29、固定電極30等被氣密密封在護(hù)罩24的凹部46內(nèi)。
圖10是表示用于防止固定電極30和可動(dòng)電極38間短路的絕緣膜31的結(jié)構(gòu)。絕緣膜31具有多層結(jié)構(gòu)，從電極側(cè)起由氧化膜(SiO2)48、氮化膜(SiN)47、氧化膜(SiO2)39構(gòu)成。該絕緣膜31通過減薄與電極接近的氧化膜48的膜厚來(lái)極力減少因離子產(chǎn)生的帶電量，通過較大地加厚不易帶電的氮化膜47的厚度來(lái)確保耐壓特性等，通過用氧化膜39覆蓋氮化膜47來(lái)確保形成絕緣膜31時(shí)的工藝性。
上述的靜電驅(qū)動(dòng)器21向固定電極30和可動(dòng)電極38間施加接通電壓以上的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive，使產(chǎn)生靜電引力。利用兩電極間的靜電引力吸引可動(dòng)電極38時(shí)，可動(dòng)基板23的彈性彎曲部件40發(fā)生彎曲，可動(dòng)電極38向固定電極30側(cè)移動(dòng)?？蓜?dòng)電極38向固定電極30側(cè)一移動(dòng)，可動(dòng)接點(diǎn)45接觸固定接點(diǎn)28、29，使固定接點(diǎn)28、29間閉合，使2根信號(hào)線26、27電導(dǎo)通?？蓜?dòng)接點(diǎn)45接觸固定接點(diǎn)28、29后，可動(dòng)電極38進(jìn)步被固定電極30吸引，通過絕緣膜31吸附到固定電極30上。這樣，可動(dòng)接點(diǎn)45借助彈性支撐部件36的彈性力被壓接到固定接點(diǎn)28、29上。通過去除驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive，使靜電引力消失，利用彈力使可動(dòng)電極38恢復(fù)原狀并使從其固定電極30離開，同時(shí)使可動(dòng)接點(diǎn)45從固定接點(diǎn)28、29離開，把信號(hào)線26、27間電斷開。在打開固定接點(diǎn)28、29間時(shí)，通過彈性支撐部件36的彈性力使接點(diǎn)離開力加強(qiáng)，固定接點(diǎn)28、29間當(dāng)即斷開。
該靜電驅(qū)動(dòng)器21在絕緣膜31的表面形成有微小突起32，所以驅(qū)動(dòng)靜電驅(qū)動(dòng)器21，使可動(dòng)電極38通過絕緣膜31吸附到固定電極30上時(shí)，可動(dòng)電極38和絕緣膜31不是全面密接，而是在突起32以外不接觸的結(jié)構(gòu)。如前所述，正偏移是以可動(dòng)電極38和絕緣膜31間的電荷移動(dòng)為起因產(chǎn)生的，所以如圖11所示，由于設(shè)在絕緣膜31上的突起32的面積使因電荷移動(dòng)產(chǎn)生的正帶電量發(fā)生變化。因此，通過調(diào)整突起32的總面積(突起32的個(gè)數(shù)和各個(gè)的面積)，可以控制可動(dòng)電極38和絕緣膜31間的帶電量，能夠調(diào)整正偏移的程度。例如，通過減小因突起32所致的絕緣膜31和可動(dòng)電極38的接觸面積，來(lái)抑制電荷移動(dòng)，從而抑制因正偏移產(chǎn)生的帶電。
另外，負(fù)偏移是以前述氧化膜48內(nèi)的離子偏離為起因的，所以通過調(diào)整氧化膜48的厚度可以控制負(fù)偏移。特別是，通過減薄氧化膜48的厚度可以減小因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量。但是，氧化膜48(絕緣膜31)的厚度一變薄，會(huì)降低可動(dòng)電極38和固定電極30間的耐壓。因此，該靜電驅(qū)動(dòng)器21在絕緣膜31內(nèi)設(shè)置使離子不易通過的氮化膜47層，如圖12所示，通過相應(yīng)地減小氧化膜48的厚度，在維持耐壓特性的狀態(tài)下減小陽(yáng)離子p和陰離子n的偏離，抑制負(fù)偏移。
所以，根據(jù)該靜電驅(qū)動(dòng)器21，可以控制正偏移和負(fù)偏移，改善靜電驅(qū)動(dòng)器21的CV特性，控制因正偏移和負(fù)偏移等產(chǎn)生的帶電現(xiàn)象。結(jié)果，例如靜電繼電器等的場(chǎng)合，可以抑制接通電壓和斷開電壓等工作電壓特性，減小其變動(dòng)。但是，通過突起32對(duì)正偏移的控制和通過氧化膜48的厚度對(duì)負(fù)偏移的控制，均不意味著減小因正偏移產(chǎn)生的絕緣膜31的帶電量和因負(fù)偏移產(chǎn)生的絕緣膜31的帶電量。即，即使是不減小因正偏移產(chǎn)生的帶電量和因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量的場(chǎng)合，通過控制正偏移和負(fù)偏移中的至少一個(gè)，使因正偏移產(chǎn)生的帶電量和因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量相互抵消成為正負(fù)為零，可以從整體上使絕緣膜31的帶電量為零。具體講，正偏移是以突起32和可動(dòng)電極38的接觸面積的總和為主因而決定的，所以通過調(diào)整突起32的個(gè)數(shù)及其接觸面積，可以控制正偏移，另外，負(fù)偏移是由絕緣膜31的總膜厚決定的，特別是最接近電極的氧化膜48的膜厚是主要因素，所以通過調(diào)整氧化膜48的膜厚可以控制負(fù)偏移。因此，可以通過突起32調(diào)整正偏移，通過氧化膜48的膜厚調(diào)整負(fù)偏移，使因正偏移產(chǎn)生的帶電量和因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量相互抵消，使兩者之和為零。或者，也可以使因正偏移帶電產(chǎn)生的電位差和因負(fù)偏移帶電產(chǎn)生的電位差相互抵消。直接實(shí)施這些方法有困難時(shí)，也可以利用熱耐久試驗(yàn)后的CV特性，使正偏移和負(fù)偏移抵消，從而消除CV特性的中心值的偏移。
上述實(shí)施方式是在固定電極30設(shè)置絕緣膜31，如圖13所示，也可以在可動(dòng)電極38設(shè)置絕緣膜31。另外，如圖14所示，也可以在固定電極30和可動(dòng)電極38雙方設(shè)置絕緣膜31(例如，在可動(dòng)電極38設(shè)置氮化膜47，在固定電極30設(shè)置氧化膜48)，此時(shí)可以在任一個(gè)形成突起32。此外，如圖15所示，也可以把絕緣膜31和突起32分離，在固定電極30和可動(dòng)電極38中的一個(gè)設(shè)置絕緣膜31，在另一個(gè)設(shè)置突起32。(第2實(shí)施方式)根據(jù)設(shè)計(jì)，也可以假定正偏移和負(fù)偏移中只一個(gè)產(chǎn)生偏移的靜電驅(qū)動(dòng)器。例如，接觸面積為零的靜電驅(qū)動(dòng)器(例如，有彈性彎曲部件的彈性大、可動(dòng)電極不接觸固定電極和絕緣膜的靜電驅(qū)動(dòng)器。但是，因這樣的靜電驅(qū)動(dòng)器的尺寸變大、或驅(qū)動(dòng)力(扭矩)降低，有為獲得相同驅(qū)動(dòng)力必須加大電極尺寸的問題)，不產(chǎn)生因電荷移動(dòng)造成的正偏移。
這樣只一個(gè)產(chǎn)生偏移時(shí)，與此相對(duì)應(yīng)，也可以只使用絕緣膜31的突起32和絕緣膜31的氧化膜48中的任一個(gè)的帶電量控制裝置。
因此，以下將對(duì)控制正偏移的裝置和控制負(fù)偏移的裝置分開說(shuō)明，首先說(shuō)明作為控制負(fù)偏移的裝置的絕緣膜31的各種形式。
本發(fā)明作為通過(隔著)絕緣膜使固定電極和可動(dòng)電極對(duì)置的靜電驅(qū)動(dòng)器可以廣泛使用，并不限定于圖7～圖9所示的靜電驅(qū)動(dòng)器。圖7～圖9所示的靜電驅(qū)動(dòng)器表示的是適用于靜電微動(dòng)繼電器的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器一般不需要固定接點(diǎn)和可動(dòng)接點(diǎn)。在以下說(shuō)明中使用和圖7～圖9等的靜電驅(qū)動(dòng)器相同的標(biāo)號(hào)進(jìn)行說(shuō)明，但適用對(duì)象并不限于圖7～圖9等所示的靜電驅(qū)動(dòng)器。
圖16所示的靜電驅(qū)動(dòng)器，在固定電極30上從下面?zhèn)葘臃e氧化膜48和氮化膜47，以形成絕緣膜31。圖17所示的絕緣膜31是在固定電極30上從下面?zhèn)葘臃e氮化膜47和氧化膜48而形成的。圖18所示的絕緣膜31是在固定電極30上從下面?zhèn)葘臃e氮化膜47、氧化膜48和氮化膜47而形成的。另外，如圖19所示，也可以在固定電極30上，按任意順序?qū)臃e氧化膜48和氮化膜47，在其上面層積除氮化膜47、氧化膜48以外的第3絕緣膜49?；蛘?，也可以是未圖示的由含有氮化膜和氧化膜的4層以上構(gòu)成的絕緣膜。
如果對(duì)氧化膜和氮化膜的帶電容易度進(jìn)行比較，會(huì)發(fā)現(xiàn)氧化膜的帶電容易度在100倍以上。但是，可動(dòng)電極38和固定電極30的接觸面積明顯小時(shí)(例如，圖27所示突起是圓錐狀等時(shí))，正偏移量變小。需要使總帶電量為零時(shí)，也有必要減小負(fù)偏移量，其方法之一是減薄氧化膜48，但是因氧化膜48容易帶電，所以作成薄膜時(shí)，又產(chǎn)生不能保持因正偏移產(chǎn)生的帶電量和因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量的平衡的問題。因此，這種場(chǎng)合時(shí)，可以采用圖16～圖19所示實(shí)施方式，使不易帶電的氮化膜47接近電極，以控制帶電量。
這里說(shuō)明的是在固定電極30上設(shè)置絕緣膜31的情況，自然也可以在可動(dòng)電極38上設(shè)置絕緣膜31。另外，第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式說(shuō)明的是由氮化膜和氧化膜構(gòu)成的絕緣膜，設(shè)置在電極上的絕緣膜的材質(zhì)并不限于氮化膜和氧化膜。絕緣膜31的帶電量主要是由氧化膜48的膜厚決定的，氮化膜47是為確保耐壓特性等所需的必要膜厚而使用的，只要是能維持這些機(jī)能的材質(zhì)，對(duì)氮化膜47和氧化膜48的種類沒有特別限制。
但是，根據(jù)氧化膜(SiO2)和氮化膜(SiN)的組合，具有控制負(fù)偏移的效果，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)工藝最佳化，制作容易且成品率高的靜電驅(qū)動(dòng)器。即，前者效果的負(fù)偏移的控制是通過控制接近電極側(cè)的氧化膜48的膜厚來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過減薄氧化膜48的膜厚可以制作不容易包含離子的產(chǎn)品。后者的高成品率特征是利用氧化膜39來(lái)彌補(bǔ)加工困難的氮化膜47的特性的效果。氮化膜在腐蝕時(shí)玻璃和硅的選擇比低、沒有有效的濕法腐蝕劑而成了加工上的障礙，所以如果絕緣膜31全部用氮化膜47構(gòu)成，會(huì)使由玻璃構(gòu)成的基板25和其他金屬層的過量腐蝕變大，帶來(lái)了不必要的損傷，并伴隨有加工精度的劣化。其解決對(duì)策之一是，采用氮化膜47不直接接觸玻璃和其他金屬的結(jié)構(gòu)，作為其緩沖層，使用加工容易并且具有必要的介電常數(shù)和絕緣性的氧化膜39覆蓋氮化膜47的表面來(lái)解決。(第3實(shí)施方式)作為控制正偏移的裝置，下面說(shuō)明突起32的各種形式。突起32可以設(shè)在固定電極30和可動(dòng)電極38中和絕緣膜31相同的一側(cè)，也可以設(shè)在反對(duì)側(cè)。把突起32設(shè)在和絕緣膜31的相同側(cè)時(shí)，可以和絕緣膜31形成一體，也可以另外形成。突起32可以使用和絕緣膜31的構(gòu)成材料相同的材料，例如可以用氧化物(SiO2)和氮化物(SiN)形成，也可以使用和絕緣膜31不同的材料，例如可以用金屬形成。特別是設(shè)在和絕緣膜31的不同的一側(cè)時(shí)，例如在可動(dòng)電極38上設(shè)置突起32時(shí)，也可以通過電極材料在電極(例如，可動(dòng)電極38)的表面形成突起32。
如果用具體事例進(jìn)行說(shuō)明，就是圖20所示的靜電驅(qū)動(dòng)器中，在固定電極30和可動(dòng)電極38中的一個(gè)設(shè)置絕緣膜31，在絕緣膜31上表面利用和絕緣膜31(最上層)相同的材料和絕緣膜31一體形成突起32。圖21所示的是，在絕緣膜31上表面利用和絕緣膜31(最上層)不同的絕緣材料單獨(dú)形成突起32。圖22所示的是，在絕緣膜31上表面利用導(dǎo)電性膜形成突起32。另外，圖23所示的是，在固定電極30和可動(dòng)電極38中的一個(gè)設(shè)置絕緣膜31，在另一電極的對(duì)置面利用和該電極相同的材料，和該電極一體形成突起32。圖24所示的是，在和固定電極30與可動(dòng)電極38中設(shè)置有絕緣膜31的電極不同的電極的對(duì)置面，利用絕緣材料形成突起32。圖25所示的是，在和固定電極30與可動(dòng)電極38中設(shè)置有絕緣膜31的電極不同的電極的對(duì)置面，利用和該電極材料不同的導(dǎo)電性材料形成突起32。圖20～圖25中，絕緣膜31位于固定電極側(cè)，也可以是絕緣膜31位于可動(dòng)電極側(cè)，使固定電極30和可動(dòng)電極38調(diào)換的構(gòu)成。
下面，研究突起32的形狀。圖26(a)表示的是圓筒狀突起32，圖27(a)表示的是圓錐狀突起32，圖28(a)表示的是表面是球面狀的突起32。在圖26(a)所示的圓筒狀突起32的情況下，如圖26(b)所示，電極間的空間填充率高，但和可動(dòng)電極38的接觸面積變大，會(huì)減小正偏移的抑制效果。在圖27(a)所示的圓錐狀突起32的情況下，如圖27(b)所示，和可動(dòng)電極38的接觸面積變小，但會(huì)降低電極間的空間填充率。這樣，如果空間填充率低，會(huì)降低靜電驅(qū)動(dòng)器中的可動(dòng)電極38的吸引力。與此相比，圖28(a)所示的是表面是球面狀的突起32，如圖28(b)所示，接觸面積是頂點(diǎn)的微小區(qū)域α，而且，電極間的空間填充率大，可以說(shuō)是理想的突起32。另外，圖29(a)(b)所示的均是呈球面狀的突起32的變形例。即，圖29(a)是在絕緣膜31上形成圓柱狀的底柱32a，在其上面滴下未硬化的突起材料，借助于表面張力形成球面狀彎曲部32b，由底柱32a和彎曲部32b形成突起32。另外，圖29(b)是在絕緣膜31上形成圓柱狀的底柱32a，從其上面通過濺射等在絕緣膜31上淀積突起材料以便形成彎曲部32b，由底柱32a和彎曲部32b形成突起32。根據(jù)這些變形例，空間填充率進(jìn)一步變大。
圖30(a)(b)(c)說(shuō)明的是圖29(b)所示結(jié)構(gòu)的制作方法的剖視圖。該制作方法通過第一次濺射在固定電極30上形成氧化膜48，在其上形成氮化膜47，進(jìn)一步在其上形成氧化膜50(圖30(a))。然后，通過腐蝕等加工上面的氧化膜50，在氮化膜47上設(shè)置呈圓柱狀的多個(gè)底柱32a(圖30(b))。之后，通過第二次濺射，從底柱32a上方在氮化膜47的上表面淀積氧化膜，使形成彎曲部32b，在底柱32a處的彎曲部32b的表面近似球面狀，實(shí)現(xiàn)圖29(b)所示結(jié)構(gòu)。
圖31(a)(b)(c)說(shuō)明的是與圖29(b)所示結(jié)構(gòu)類似的結(jié)構(gòu)的制作方法的剖視圖。該制作方法通過第一次濺射在固定電極30上形成氧化膜50(圖31(a))。然后，通過腐蝕等加工氧化膜50，在固定電極30上設(shè)置呈圓柱狀的多個(gè)底柱32a(圖31(b))。之后，通過第二次濺射，從底柱32a上方在固定電極30的上表面淀積氧化膜，使形成彎曲部32b，在底柱32a處的彎曲部32b的表面近似球面狀，實(shí)現(xiàn)類似圖29(b)所示結(jié)構(gòu)。如圖31(a)(b)(c)所示，由底柱32a及其上面的氧化膜(彎曲部32b)制作的突起32，和底柱32a間的氧化膜不是形成于絕緣膜31上的，底柱32a和氧化膜自身兼?zhèn)浣^緣膜31的機(jī)能。
圖32、圖33所示的是突起32自身是絕緣膜31的構(gòu)成。即，圖32所示突起32用氧化物等絕緣材料形成于固定電極30上，突起32兼作絕緣膜31。圖33所示突起32通過在固定電極30上層積氧化膜48、氮化膜47及氧化膜39而形成，突起32兼作絕緣膜31。
第2及第3實(shí)施方式是把絕緣膜31和突起32分別說(shuō)明，在絕緣膜31上設(shè)置氮化膜47的同時(shí)形成突起32時(shí)，可以把這里說(shuō)明的(也包含說(shuō)明外的)絕緣膜的結(jié)構(gòu)和突起結(jié)構(gòu)進(jìn)行任意組合。
第2實(shí)施方式說(shuō)明的包含氮化膜47的絕緣膜31，和第3實(shí)施方式說(shuō)明的突起32可以分別單獨(dú)使用。即，在不產(chǎn)生正偏移的結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的情況下，可以通過減薄氧化膜48的膜厚來(lái)降低負(fù)偏移。即使是產(chǎn)生正偏移和負(fù)偏移的場(chǎng)合，也可以通過減薄氧化膜48的膜厚來(lái)只控制因負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量，利用所控制的負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量來(lái)抵消未控制的正偏移產(chǎn)生的帶電量，從而使正負(fù)為零。另外，也可以通過此時(shí)不易帶電的氮化膜47來(lái)控制絕緣膜31的總膜厚。同樣，在不產(chǎn)生負(fù)偏移的結(jié)構(gòu)的靜電驅(qū)動(dòng)器的情況下，可以通過設(shè)置突起32來(lái)降低正偏移。即使是產(chǎn)生正偏移和負(fù)偏移的場(chǎng)合，也可以通過突起32的接觸面積來(lái)只控制因正偏移產(chǎn)生的帶電量，利用所控制的正偏移產(chǎn)生的帶電量來(lái)抵消未控制的負(fù)偏移產(chǎn)生的帶電量，從而使正負(fù)為零。
圖34表示的是對(duì)靜電驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行熱耐久試驗(yàn)前后的CV特性變化示意圖，確認(rèn)了突起32的效果。即，如圖35所示，制作了在固定電極上形成由氧化膜(SiO2)構(gòu)成的絕緣膜31，在絕緣膜31上形成由相同氧化膜(SiO2)構(gòu)成的突起32的靜電驅(qū)動(dòng)器。這里，絕緣膜31的厚度T是2000～2500，突起32的高度H是400～600，突起32的直徑D是25～35μm，按100～110μm的節(jié)距P形成了多個(gè)突起32。在向該測(cè)量對(duì)象的靜電驅(qū)動(dòng)器的固定電極和可動(dòng)電極間，施加額定電壓的驅(qū)動(dòng)電壓的狀態(tài)下，在85℃氛圍下保持1000小時(shí)后，在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下放置了2小時(shí)。對(duì)經(jīng)過這種熱耐久試驗(yàn)后的靜電驅(qū)動(dòng)器的CV特性進(jìn)行了測(cè)試，其結(jié)果如圖34的曲線圖所示。
圖34中，用虛線及菱形點(diǎn)表示靜電驅(qū)動(dòng)器的CV初期特性F0。另外，圖34中用實(shí)線表示的CV特性中，用實(shí)線及方點(diǎn)表示的F+表示產(chǎn)生正偏移的靜電驅(qū)動(dòng)器的CV特性，用實(shí)線及三角點(diǎn)表示的F-表示產(chǎn)生負(fù)偏移的靜電驅(qū)動(dòng)器的CV特性。對(duì)比圖34的CV特性和圖6所示的CV特性，圖34的CV特性中F+、F-的偏移量極小，設(shè)置突起的效果明顯。(第4實(shí)施方式)圖36、圖37表示的是根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器中的固定電極30和可動(dòng)電極38部分。該實(shí)施方式通過使固定電極30和可動(dòng)電極38中的至少一個(gè)的電極發(fā)生彎曲，來(lái)減小絕緣膜31和電極的接觸面積，以便能夠控制正偏移。
首先說(shuō)明圖36。該圖所示是在平坦的固定電極30上形成含有氮化膜47的絕緣膜31，把可動(dòng)電極38彎曲成槽狀乃至球面狀，以使中央部朝向固定電極30側(cè)突出。該實(shí)施方式的可動(dòng)電極38是彎曲的，所以可動(dòng)電極38和絕緣膜31的接觸面積變小，從而可以抑制正偏移，通過減薄氧化膜48的膜厚，抑制負(fù)偏移。同樣，圖37所示的實(shí)施方式把固定電極30彎曲成槽狀乃至球面狀，以使朝向可動(dòng)電極38側(cè)突出，在固定電極30上形成含有氮化膜47的絕緣膜31。該實(shí)施方式的固定電極30及絕緣膜31是彎曲的，所以可動(dòng)電極38和絕緣膜31的接觸面積變小，從而可以抑制正偏移，通過減薄氧化膜48的膜厚，抑制負(fù)偏移。
如圖36的實(shí)施方式所示，也可以不從開始彎曲可動(dòng)電極38，例如，可以通過使被雙支撐的可動(dòng)電極38吸引到固定電極側(cè)使產(chǎn)生彈性變形，并彎曲成槽狀乃至球面狀?；蛘?，雖未圖示，也可以把可動(dòng)電極38單側(cè)支撐著，通過將可動(dòng)電極38吸引到固定電極30側(cè)，使可動(dòng)電極38產(chǎn)生傾斜，并使可動(dòng)電極38以小接觸面積接觸固定電極30乃至絕緣膜31。(第5實(shí)施方式)圖38是根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)剖視圖。該靜電驅(qū)動(dòng)器在玻璃基板等基板25的上面，設(shè)置多個(gè)相互隔開間隔分離的、呈柱狀或線狀的固定電極30，在固定電極30的上面形成絕緣膜31以覆蓋固定電極30整體。另外，在可動(dòng)電極38的下面，設(shè)置和固定電極30非對(duì)置的多個(gè)呈柱狀或線狀的突起32。如果固定電極30和突起32不對(duì)置重疊，固定電極30和突起32中的一個(gè)也可以形成格子狀或網(wǎng)紋狀。
該實(shí)施方式中，產(chǎn)生于固定電極30和可動(dòng)電極38間的電場(chǎng)，只存在于設(shè)有固定電極30的部位，在電極相互間的接觸部位，即突起32和絕緣膜31接觸的部位不產(chǎn)生大的電場(chǎng)。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生因電荷移動(dòng)造成的帶電，可以降低因電荷移動(dòng)產(chǎn)生的正偏移的帶電量。
圖39是根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)剖視圖。該靜電驅(qū)動(dòng)器在玻璃基板等基板25的上面，設(shè)置多個(gè)相互隔開間隔分離的、呈柱狀或線狀的固定電極30，用絕緣膜31覆蓋在基板25的上表面以覆蓋固定電極30整體。另外，在絕緣膜31的上面，設(shè)置和固定電極30非對(duì)置的多個(gè)呈柱狀或線狀的突起32。如果固定電極30和突起32不對(duì)置重疊，固定電極30和突起32中的一個(gè)也可以形成格子狀或網(wǎng)紋狀。
該實(shí)施方式中，產(chǎn)生于固定電極30和可動(dòng)電極38間的電場(chǎng)，只存在于設(shè)有固定電極30的部位，在電極相互間的接觸部位，即突起32和絕緣膜31接觸的部位不產(chǎn)生大的電場(chǎng)。因此，根據(jù)該結(jié)構(gòu)不易產(chǎn)生因電荷移動(dòng)造成的帶電，可以降低因電荷移動(dòng)產(chǎn)生的正偏移的帶電量。
圖38、圖39所示實(shí)施方式，使固定電極30和部分形成的突起32不重疊，但也可以使可動(dòng)電極38和部分形成的突起32不重疊(未圖示)。(第6實(shí)施方式)圖40是根據(jù)本發(fā)明的另外其他實(shí)施方式的靜電驅(qū)動(dòng)器的結(jié)構(gòu)剖視圖。該靜電驅(qū)動(dòng)器中，利用框架51支撐2片振動(dòng)膜狀的可動(dòng)部52，在兩可動(dòng)部52的對(duì)置面分別設(shè)置可動(dòng)電極38，用絕緣膜31覆蓋至少一個(gè)的可動(dòng)電極38的表面。該圖表示的是沒有固定電極的靜電驅(qū)動(dòng)器的事例。該實(shí)施方式也可以在絕緣膜31上，或與絕緣膜31對(duì)置地設(shè)置突起。(第7實(shí)施方式)下面，說(shuō)明使用圖7～圖9所示結(jié)構(gòu)的靜電微動(dòng)繼電器的設(shè)備。圖41是使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器62的無(wú)線裝置61的概略示意圖。在該無(wú)線裝置61中，靜電微動(dòng)繼電器62連接在內(nèi)部電路63和天線64間，通過靜電微動(dòng)繼電器62的接通和斷開，把內(nèi)部電路63切換為通過天線64可以接收或發(fā)送的狀態(tài)和不能接收或發(fā)送的狀態(tài)。
圖42表示的是使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器62的測(cè)量裝置65的概略示意圖。在該測(cè)量裝置65中，靜電微動(dòng)繼電器62被連接在從內(nèi)部電路66到測(cè)量對(duì)象物(未圖示)的各信號(hào)線67的中途，通過各靜電微動(dòng)繼電器62的接通和斷開，切換測(cè)量對(duì)象物。
圖43表示的是使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器62的溫度管理裝置(溫度傳感器)68的概略示意圖。該溫度管理裝置68被安裝在對(duì)電源、控制設(shè)備等的溫度要求安全機(jī)能的裝置69上，監(jiān)視對(duì)象裝置69的溫度，以使該對(duì)象裝置69的電路70接通、斷開。例如，對(duì)象裝置69的使用界限是100℃以上1小時(shí)，溫度管理裝置68測(cè)量對(duì)象裝置69的溫度，檢測(cè)到裝置69在100℃以上工作1小時(shí)后，溫度管理裝置68內(nèi)的靜電微動(dòng)繼電器62強(qiáng)制使電路70斷開。
圖44表示的是使用本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器62的手機(jī)及其他便攜終端裝置71的概略示意圖。該便攜終端裝置71使用了2個(gè)靜電微動(dòng)繼電器62a、62b。一個(gè)的靜電微動(dòng)繼電器62a的作用是切換內(nèi)部天線72和外部天線73，另一個(gè)的靜電微動(dòng)繼電器62b把信號(hào)的傳遞切換到發(fā)送電路側(cè)的功率放大器74和接收電路側(cè)的低噪聲放大器75。
本發(fā)明涉及的靜電微動(dòng)繼電器可以低損失地通過從直流電流到高頻信號(hào)，而且還能長(zhǎng)期維持穩(wěn)定特性，所以通過采用上述的無(wú)線裝置61和測(cè)量裝置65可以持續(xù)抑制用于內(nèi)部電路的放大器等的負(fù)擔(dān)，能夠長(zhǎng)時(shí)間高精度地傳輸信號(hào)。另外，也可做到設(shè)備小型化，減少消耗電力，特別是在電池驅(qū)動(dòng)的無(wú)線裝置等和使用多個(gè)靜電微動(dòng)繼電器的測(cè)量裝置中發(fā)揮著很好的效果。
另外，低電位驅(qū)動(dòng)型零部件的場(chǎng)合，由于絕緣膜所帶的電荷使在施加電壓和驅(qū)動(dòng)電壓間產(chǎn)生分離，使得施加到可動(dòng)電極和固定電極間的施加電壓和從外部施加的驅(qū)動(dòng)電壓Vdrive變得不一致。這種現(xiàn)象通常被識(shí)別為只是靜電驅(qū)動(dòng)器的問題，但這種現(xiàn)象，如果利用本發(fā)明也可以轉(zhuǎn)化為靜電驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)。作為其第1實(shí)例是，在只能準(zhǔn)備3伏施加電壓的電路內(nèi)，有時(shí)裝配10伏驅(qū)動(dòng)的靜電繼電器。根據(jù)電荷控制技術(shù)，如果是因帶電而在可動(dòng)電極和固定電極間儲(chǔ)蓄+7伏電位的設(shè)計(jì)，雖只是3伏的驅(qū)動(dòng)電壓，但也可以獲得10伏的施加電壓，在這種場(chǎng)合時(shí)可以使靜電繼電器正常工作。或者反之，對(duì)設(shè)計(jì)成按10伏施加電壓工作的基板，裝配3伏驅(qū)動(dòng)的靜電繼電器時(shí)，如果是因帶電而在可動(dòng)電極和固定電極間儲(chǔ)蓄-7伏電位的設(shè)計(jì)，外觀上看和使用10伏驅(qū)動(dòng)的靜電繼電器時(shí)相同。這種使用方法不僅僅是靜電繼電器，也可以應(yīng)用于開關(guān)和靜電電容式傳感器等方面。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的靜電驅(qū)動(dòng)器，利用其帶電量控制結(jié)構(gòu)可以控制絕緣膜內(nèi)的正負(fù)帶電量。例如，可以減小因電荷移動(dòng)等產(chǎn)生的正或負(fù)帶電量，或者，可以減小因離子性帶電等產(chǎn)生的正或負(fù)帶電量。
另外，通過分別控制向第1電極和第2電極間施加電壓時(shí)產(chǎn)生于前述絕緣膜內(nèi)的正負(fù)帶電量，可以任意控制前述絕緣膜內(nèi)的帶電量的總和，所以通過使正帶電量和負(fù)帶電量相互抵消，可以控制產(chǎn)生于絕緣膜的整體帶電量(總量)。特別是，沒必要減小正帶電量和負(fù)帶電量，通過使正帶電量和負(fù)帶電量相互抵消，就可以減小產(chǎn)生于絕緣膜的整體帶電量，例如，可以把帶電量控制到正負(fù)為零。
權(quán)利要求
1.一種靜電驅(qū)動(dòng)器，對(duì)置設(shè)置有第1電極和第2電極，在第1電極和第2電極相對(duì)置的區(qū)域中，在兩電極的至少一個(gè)電極對(duì)置面上形成絕緣膜，利用向第1電極和第2電極間施加電壓時(shí)的靜電引力，來(lái)驅(qū)動(dòng)第1電極和第2電極中的至少一個(gè)電極，從而使第1電極和第2電極通過前述絕緣膜而接觸，其特征在于，第1電極和第2電極中的至少一個(gè)具有帶電量控制結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述帶電量控制結(jié)構(gòu)是通過分別控制向第1電極和第2電極間施加電壓時(shí)產(chǎn)生于前述絕緣膜內(nèi)的正負(fù)帶電量，來(lái)任意控制前述絕緣膜內(nèi)的帶電量總和的結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，利用前述絕緣膜的厚度控制前述絕緣膜的帶電量。
4.如權(quán)利要求3所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述絕緣膜由不同材料的多個(gè)層構(gòu)成，利用直接接觸第1電極或第2電極的層的厚度來(lái)控制前述絕緣膜的帶電量。
5.如權(quán)利要求3所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述絕緣膜由氧化膜和氮化膜構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述氮化膜的表面被前述氧化膜覆蓋。
7.如權(quán)利要求3所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述絕緣層是由單一材料形成的。
8.如權(quán)利要求1或2所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，在第1電極和第2電極相對(duì)置的區(qū)域中，利用第1電極和第2電極通過前述絕緣膜而接合的部位的接觸面積，控制前述絕緣膜的帶電量。
9.如權(quán)利要求8所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，在前述接合部位的至少一個(gè)的表面形成至少1個(gè)突起，利用該突起控制前述接合部位的接觸面積。
10.如權(quán)利要求9所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，前述突起的表面為球面狀。
11.如權(quán)利要求1或2所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，其特征在于，在第1電極和第2電極通過前述絕緣膜接合的部位的接觸面的對(duì)應(yīng)區(qū)域，不形成至少一個(gè)電極。
12.一種靜電微動(dòng)繼電器，其特征在于，利用權(quán)利要求1至11所述的靜電驅(qū)動(dòng)器，使固定接點(diǎn)和可動(dòng)接點(diǎn)接合。
13.一種無(wú)線裝置，其特征在于，設(shè)有權(quán)利要求12所述的靜電微動(dòng)繼電器，以使天線和內(nèi)部電路間的氣信號(hào)通斷。
14.一種測(cè)量裝置，其特征在于，設(shè)有權(quán)利要求12所述的靜電微動(dòng)繼電器，以使測(cè)定對(duì)象物和內(nèi)部電路間的氣信號(hào)通斷。
15.一種便攜信息終端裝置，其特征在于，設(shè)有權(quán)利要求12所述的靜電微動(dòng)繼電器，以使內(nèi)部氣信號(hào)通斷。
全文摘要
通過抑制靜電驅(qū)動(dòng)器的接通電壓和斷開電壓等工作電壓特性的變動(dòng)，防止向靜電驅(qū)動(dòng)器施加額定電壓時(shí)，靜電驅(qū)動(dòng)器不接通，或斷開驅(qū)動(dòng)電壓時(shí)，靜電驅(qū)動(dòng)器不斷開的現(xiàn)象。相對(duì)置地設(shè)置固定電極30和可動(dòng)電極38，在固定電極30的表面形成絕緣膜31。絕緣膜31以氮化膜(SiN)37為主要材料構(gòu)成，在氮化膜37的正反兩面形成氧化膜(SiO
文檔編號(hào)H01P1/00GK1417826SQ0215023
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2002年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月6日
發(fā)明者秋葉朗, 宇野圭輔, 城島正男, 積知范, 佐野浩二 申請(qǐng)人:歐姆龍株式會(huì)社