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JP2002138946A - Semiconductor microactuator - Google Patents

Semiconductor microactuator

Info

Publication number
JP2002138946A
JP2002138946A JP2000337517A JP2000337517A JP2002138946A JP 2002138946 A JP2002138946 A JP 2002138946A JP 2000337517 A JP2000337517 A JP 2000337517A JP 2000337517 A JP2000337517 A JP 2000337517A JP 2002138946 A JP2002138946 A JP 2002138946A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stopper
semiconductor microactuator
movable
flexible
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000337517A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiko Kawahito
圭子 川人
Hiroshi Kawada
裕志 河田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP2000337517A priority Critical patent/JP2002138946A/en
Publication of JP2002138946A publication Critical patent/JP2002138946A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor microactuator capable of surely obtaining a displacement and a driving force of a movable portion with a low electric power consumption. SOLUTION: This semiconductor microactuator comprises a semiconductor substrate 3; at least one flexible portion 2 connected to the semiconductor substrate 3, and displacing in a given direction in accordance with variation of a temperature; a movable portion 1 suspended by the flexible portion 2 and displacing in accordance with variation of the flexible portion 2; and at least one stopper portion 4 preventing at least one of the flexible portion 2 and the movable portion 1 from displacing in an opposite direction to the given direction.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓部の変位を利
用して可動部の変位を得る半導体マイクロアクチュエー
タに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor microactuator for obtaining a displacement of a movable portion by using a displacement of a flexible portion.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体マイクロアクチュエータに
は、例えば、可撓部が、異なった熱膨張係数を有する少
なくとも2つの材料を組み合わせたバイメタル構造を有
し、可撓部を加熱し熱膨張係数の差を利用して可動部の
変位を得る方式のものがある。この方式のものについて
は、特開2000−246676号公報に記載されてい
る。
2. Description of the Related Art In a conventional semiconductor microactuator, for example, a flexible portion has a bimetal structure in which at least two materials having different coefficients of thermal expansion are combined. There is a method of obtaining the displacement of the movable part using the difference. This type is described in JP-A-2000-246676.

【0003】ここで、バイメタル構造は、図10(a)
に示すように、熱膨張係数の異なる少なくとも2つの材
料を貼り合わせたり、重なり合うように接触させたりし
た構造であり、原理的には熱がバイメタル構造部分に加
わることで、図10(b)に示すように、熱膨張係数が
大きい材料50が伸び、熱膨張係数が小さい材料51が
縮むような駆動力が発生するものである。
Here, the bimetal structure is shown in FIG.
As shown in FIG. 10B, at least two materials having different coefficients of thermal expansion are bonded together or brought into contact so as to overlap with each other. In principle, when heat is applied to the bimetal structure portion, the structure shown in FIG. As shown, a driving force is generated such that the material 50 having a large coefficient of thermal expansion expands and the material 51 having a small coefficient of thermal expansion contracts.

【0004】図9は、前記公報に記載の半導体マイクロ
アクチュエータの構造を示し、図9(a)は断面図であ
り、図9(b)は上面図であり、図9(c)は一部破断
の透視図である。
FIG. 9 shows the structure of the semiconductor microactuator described in the above publication, FIG. 9 (a) is a sectional view, FIG. 9 (b) is a top view, and FIG. It is a perspective view of a fracture.

【0005】以下は、図9に基づいた説明である。上述
のような半導体マイクロアクチュエータは、シリコンな
どからなる中空で略四角形状の枠体となる半導体基板3
と、その内側に懸垂手段5を介して4箇所にて接合さ
れ、半導体基板3から梁6を介して懸垂される傾斜部9
及びボス7を有して構成されている。
The following is an explanation based on FIG. The semiconductor microactuator as described above is a semiconductor substrate 3 having a hollow, substantially square frame made of silicon or the like.
And an inclined portion 9 which is joined to the inside thereof at four places via suspension means 5 and is suspended from the semiconductor substrate 3 via beams 6.
And a boss 7.

【0006】可動部1は、傾斜部9及びボス7を有して
なり、シリコンで形成されており、可動部1の上面は、
四角形状に開口し下方に向かうにつれて傾斜部9の幅が
狭くなるように中空の四角錐台形状に形成され、中央に
ボス7が形成されている。4つのシリコンからなる片状
の梁6は、可動部1の上面の開口部4辺のそれぞれより
外方に延びて可動部1を支える構成となっている。4つ
の梁6のそれぞれが傾斜部9及びボス7を挟んで略十字
形状を形成している。
The movable part 1 has an inclined part 9 and a boss 7 and is made of silicon.
It is formed in a hollow truncated pyramid shape so that the opening is formed in a square shape and the width of the inclined portion 9 becomes narrower downward, and a boss 7 is formed in the center. The one-piece beam 6 made of four silicons extends outwardly from each of the four sides of the opening on the upper surface of the movable portion 1 to support the movable portion 1. Each of the four beams 6 forms a substantially cross shape with the inclined portion 9 and the boss 7 interposed therebetween.

【0007】可撓部2は、懸垂手段5と梁6とを有して
なり、懸垂手段5と梁6とが重なり合うように接触して
配置されてなる。そして、梁6の上部に重なり合うよう
に接触し形成されたポリイミドやフッ素化樹脂などから
なる懸垂手段5が、半導体基板3の表面と接合されて、
半導体基板3と可動部1が接合される。また、梁6には
梁6を加熱するための拡散抵抗などからなる加熱手段8
が設けられている。
[0007] The flexible portion 2 has a suspension means 5 and a beam 6, and the suspension means 5 and the beam 6 are arranged in contact with each other so as to overlap each other. Then, the suspension means 5 made of polyimide, fluorinated resin, or the like, which is formed in contact with the upper part of the beam 6 so as to overlap with the upper part of the beam 6, is joined to the surface of the semiconductor substrate 3,
The semiconductor substrate 3 and the movable section 1 are joined. Further, the beam 6 has a heating means 8 including a diffusion resistance for heating the beam 6.
Is provided.

【0008】ここで、可動部1を図9(a)の矢印Aに
示した方向に変位させるためには、懸垂手段5の熱膨張
係数は、梁6の熱膨張係数よりも大きい必要がある。例
えば、懸垂手段5がポリイミドであり、梁6がシリコン
である場合には、ポリイミドの熱膨張係数は、2.2×
10-5/Kであり、シリコンの熱膨張係数は、3.0×
10-6/Kである。ポリイミドの熱膨張係数は、シリコ
ンの熱膨張係数の約7倍である。加熱手段8により、梁
6を加熱することで、懸垂手段5が伸び、梁6が縮むよ
うな駆動力が発生し、前記可動部1は、前記矢印Aに示
した方向に変位する。
Here, in order to displace the movable portion 1 in the direction indicated by the arrow A in FIG. 9A, the thermal expansion coefficient of the suspension means 5 needs to be larger than the thermal expansion coefficient of the beam 6. . For example, when the suspension means 5 is made of polyimide and the beam 6 is made of silicon, the coefficient of thermal expansion of the polyimide is 2.2 ×
10 −5 / K, and the thermal expansion coefficient of silicon is 3.0 ×
10 −6 / K. The coefficient of thermal expansion of polyimide is about seven times that of silicon. By heating the beam 6 by the heating means 8, a driving force is generated such that the suspension means 5 expands and the beam 6 contracts, and the movable part 1 is displaced in the direction indicated by the arrow A.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な半導体マイクロアクチュエータにおいては、懸垂手段
5や梁6が、初期成形不良や外力などによる変形によ
り、熱膨張係数が大きい懸垂手段5が伸び、熱膨張係数
が小さい梁6が縮む方向に変位せず、反対方向に変位す
ることがある。そのため、目的の変位及び駆動力を得る
ためには、正常動作時より多くの消費電力が必要になる
という問題点があった。
However, in the above-mentioned semiconductor microactuator, the suspension means 5 and the beam 6 are deformed due to defective initial molding or external force, so that the suspension means 5 having a large thermal expansion coefficient is elongated. The beam 6 having a small coefficient of thermal expansion may not be displaced in the contracting direction but may be displaced in the opposite direction. Therefore, there is a problem that more power consumption is required than in normal operation in order to obtain the target displacement and driving force.

【0010】また、上述のような半導体マイクロアクチ
ュエータのように、懸垂手段5や梁6といった複数の材
料を重なり合うように接触して配置し可撓部2を構成す
る場合には、可撓部2は、各材料端部の固定状態が不安
定であると、変形開始直後一時的に、可動部1の変位方
向とは反対方向に凸状に変形することがある。そのた
め、目的の変位及び駆動力を得るためには、正常動作時
より多くの消費電力が必要になるという問題点があっ
た。
In the case where a plurality of materials such as the suspension means 5 and the beam 6 are arranged so as to be in contact with each other so as to overlap each other as in the case of the semiconductor microactuator described above, the flexible portion 2 is formed. When the fixed state of each material end is unstable, the movable part 1 may be deformed temporarily and convexly in the direction opposite to the displacement direction immediately after the start of the deformation. Therefore, there is a problem that more power consumption is required than in normal operation in order to obtain the target displacement and driving force.

【0011】本発明は上記問題点を改善するためになさ
れたものであり、低消費電力で、可動部1の変位及び駆
動力を確実に得ることが可能な半導体マイクロアクチュ
エータを提供することを目的とするものである。
The present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a semiconductor microactuator capable of reliably obtaining displacement and driving force of the movable unit 1 with low power consumption. It is assumed that.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の半導体
マイクロアクチュエータは、半導体基板3と、該半導体
基板3に接合され温度変化に応じて定められた方向に変
位する少なくとも1つの可撓部2と、該可撓部2により
懸垂され前記可撓部2の変化に応じて変位する可動部1
と、前記可撓部2又は前記可動部1の少なくとも一方が
前記定められた方向とは反対方向に変位することを阻止
する少なくとも1つのストッパー部4とを有してなるこ
とを特徴とするものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor microactuator, comprising: a semiconductor substrate; and at least one flexible portion joined to the semiconductor substrate and displaced in a predetermined direction in accordance with a temperature change. And a movable part 1 suspended by the flexible part 2 and displaced in accordance with a change of the flexible part 2
And at least one stopper portion 4 for preventing at least one of the flexible portion 2 and the movable portion 1 from being displaced in a direction opposite to the predetermined direction. It is.

【0013】また、請求項2に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項1に記載の発明において、前記
ストッパー部4が、突起部41を有し、該突起部41を
前記可動部1に向けて設けたことを特徴とするものであ
る。
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the first aspect, the stopper portion has a projection portion, and the projection portion faces the movable portion. It is characterized by having been provided.

【0014】また、請求項3に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項1に記載の発明において、前記
ストッパー部4が、突起部41を有し、該突起部41を
前記可撓部2に向けて設けたことを特徴とするものであ
る。
According to a third aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the first aspect, the stopper portion has a projection portion, and the projection portion faces the flexible portion. It is characterized by having been provided.

【0015】また、請求項4に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項3に記載の発明において、前記
ストッパー部4が、板状構造を有しており、前記ストッ
パー部4と前記可撓部2とを重なり合うように配置して
なることを特徴とするものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the third aspect, the stopper portion has a plate-like structure, and the stopper portion and the flexible portion are provided. And are arranged so as to overlap with each other.

【0016】また、請求項5に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項3に記載の発明において、前記
ストッパー部4が、前記可動部1の変位方向に対して略
垂直方向の配置位置を調整する機能を有してなることを
特徴とするものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the third aspect, the stopper portion 4 adjusts an arrangement position of the movable portion 1 in a direction substantially perpendicular to a displacement direction of the movable portion 1. It is characterized by having a function.

【0017】また、請求項6に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項2又は請求項3又は請求項5に
記載の発明において、前記ストッパー部4が、前記可動
部1の変位方向に対して略水平方向の配置位置を調整す
る機能を有してなることを特徴とするものである。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the second, third, or fifth aspect, the stopper portion 4 is arranged so that the stopper portion 4 is substantially in the direction of displacement of the movable portion 1. It has a function of adjusting a horizontal arrangement position.

【0018】また、請求項7に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項2又は請求項3又は請求項6に
記載の発明において、前記ストッパー部4において、少
なくとも前記可撓部2又は前記可動部1と接触して該可
撓部2又は該可動部1の前記反対方向の変位を阻止する
前記突起部41の熱伝導率が、該突起部41が接触する
位置にある前記可撓部2又は前記可動部1の熱伝導率以
下であることを特徴とするものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the second, third, or sixth aspect, at least the flexible portion 2 or the movable portion 1 in the stopper portion 4 is provided. The thermal conductivity of the protrusion 41 for preventing the displacement of the flexible portion 2 or the movable portion 1 in the opposite direction by contacting with the flexible portion 2 or the flexible portion 2 at the position where the protrusion 41 contacts. It is characterized in that the thermal conductivity is equal to or less than the thermal conductivity of the movable part 1.

【0019】また、請求項8に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項7に記載の発明において、前記
突起部41を構成する材料が、ガラスであることを特徴
とするものである。
According to an eighth aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the seventh aspect, the material forming the protrusion 41 is glass.

【0020】また、請求項9に記載の半導体マイクロア
クチュエータは、請求項7に記載の発明において、前記
突起部41の先端部42を構成する材料が、ポリイミド
であることを特徴とするものである。
A semiconductor microactuator according to a ninth aspect of the present invention is the semiconductor microactuator according to the seventh aspect, wherein the material forming the tip end portion 42 of the projection 41 is polyimide. .

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の前提部分を図9
に基づいて説明する。半導体マイクロアクチュエータの
各部位の配置については、従来の技術で示したが、再度
必要箇所のみ説明する。以下の実施形態では、共通して
図9に記載の構造を有した半導体マイクロアクチュエー
タを採用するが、勿論この構造に限定するものではな
い。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The premise of the present invention will be described below with reference to FIG.
It will be described based on. Although the arrangement of each part of the semiconductor microactuator has been described in the related art, only necessary parts will be described again. In the following embodiments, a semiconductor microactuator having the structure shown in FIG. 9 is commonly used, but is not limited to this structure.

【0022】前述のように、半導体マイクロアクチュエ
ータは、シリコンなどからなる中空で略四角形状の枠体
となる半導体基板3と、傾斜部9とボス7を有してなる
可動部1と、可動部1を支える梁6と懸垂手段5とが重
なり合うように接触して形成された可撓部2とを有して
なり、この懸垂手段5が半導体基板3の表面と接合され
て、半導体基板3と可動部1が接合されて構成されてい
る。また、梁6には梁6を加熱するための拡散抵抗など
からなる加熱手段8が設けられている。以下の本発明の
実施形態においては、電流(図示せず)を流すことで梁
6が過熱される方式の加熱手段8を用いる。
As described above, the semiconductor microactuator includes a semiconductor substrate 3 made of silicon or the like, which is a hollow and substantially rectangular frame, a movable part 1 having an inclined part 9 and a boss 7, and a movable part. 1 and a flexible portion 2 formed by contacting the suspension means 5 so as to overlap with each other, and the suspension means 5 is joined to the surface of the semiconductor substrate 3 so that the semiconductor substrate 3 The movable portion 1 is configured to be joined. Further, the beam 6 is provided with a heating means 8 composed of a diffusion resistance or the like for heating the beam 6. In the following embodiment of the present invention, a heating means 8 of a type in which an electric current (not shown) is applied to heat the beam 6 is used.

【0023】以下、本発明の第1実施形態を図1及び図
2に基づいて説明する。図1は本発明の第1実施形態に
係る半導体マイクロアクチュエータの構造を示し、図1
(a)は断面図であり、図1(b)は上面図である。ま
ず、ストッパー部4の構成について図1を用いて説明す
る。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a structure of a semiconductor microactuator according to a first embodiment of the present invention, and FIG.
1A is a cross-sectional view, and FIG. 1B is a top view. First, the configuration of the stopper portion 4 will be described with reference to FIG.

【0024】ストッパー部4は、両端部がL字型であり
その両端部を半導体基板3に接合した支持部43と、支
持部43の略中央部に設けた円錐状の突起部41とを有
してなる。なお、突起部41は、可動部1を構成するボ
ス7に向けて配設され、図1(a)に示すように、突起
部41の先端は、ボス7の近傍又はボス7を圧迫せずに
接する位置に配設される構成となっている。
The stopper portion 4 has an L-shaped end portion, a support portion 43 having both end portions joined to the semiconductor substrate 3, and a conical projection 41 provided substantially at the center of the support portion 43. Do it. In addition, the protrusion 41 is disposed toward the boss 7 that constitutes the movable portion 1, and as shown in FIG. 1A, the tip of the protrusion 41 does not press against the boss 7 or the boss 7. It is configured to be disposed at a position in contact with

【0025】半導体基板3と可動部1は、シリコンから
なり、懸垂手段5は、ポリイミドからなり、シリコンの
熱膨張係数は、3.0×10-6/Kであり、ポリイミド
の熱膨張係数は、2.2×10-5/Kである。
The semiconductor substrate 3 and the movable portion 1 are made of silicon, the suspension means 5 is made of polyimide, the coefficient of thermal expansion of silicon is 3.0 × 10 −6 / K, and the coefficient of thermal expansion of polyimide is 2.2 × 10 −5 / K.

【0026】ここで、懸垂手段5は、ポリイミドを用い
たが、材料はこれに限定されるものではなく、熱絶縁機
能を有し、可動部1を構成する材料、本実施形態の場合
はシリコンの熱膨張係数と異なる熱膨張係数を持つもの
であればよいが、特に、懸垂手段5の熱膨張係数は、梁
6の熱膨張係数よりも大きく、その熱膨張係数の差が大
きいことが望ましい。
Here, the suspension means 5 is made of polyimide, but the material is not limited to this, and has a heat insulating function, and is a material constituting the movable portion 1, in this embodiment, silicon. It is sufficient that the thermal expansion coefficient is different from the thermal expansion coefficient of the beam. Particularly, the thermal expansion coefficient of the suspension means 5 is larger than the thermal expansion coefficient of the beam 6, and it is desirable that the difference between the thermal expansion coefficients is large. .

【0027】また、支持部43は、アルミニウムからな
り、突起部41はガラスからなる。ガラスの熱伝導率
は、0.55W/mKであり、シリコンの熱伝導率は、
148W/mKである。
The support 43 is made of aluminum, and the projection 41 is made of glass. The thermal conductivity of glass is 0.55 W / mK, and the thermal conductivity of silicon is
148 W / mK.

【0028】なお、突出部41の形状は、円錐状とした
が、形状はこれに限定されるものではなく、可動部1
(特にボス7)の動きを拘束するものであれば、他の錐
状や柱状、球状の一部等どのような形状でもよい。突起
部41は、ガラスを用いたが、材料はこれに限定される
ものではないが、好ましくは、熱伝導率が可動部1(特
にボス7)の熱伝導率より小さい材料であれば、熱が可
動部1(特にボス7)から突起部41へ逃げることを低
減し、低消費電力化がはかれる。また、支持部43は、
アルミニウムを用いたが、材料はこれに限定されるもの
ではなく、金属やガラスなど剛性の高い材料であればよ
い。
The shape of the protruding portion 41 is conical, but the shape is not limited to this, and the movable portion 1
Any other shape such as a conical shape, a columnar shape, or a spherical shape may be used as long as it restricts the movement of the boss 7 (especially, the boss 7). The projection 41 is made of glass, but the material is not limited to glass. Preferably, the projection 41 is made of a material having a thermal conductivity smaller than that of the movable portion 1 (particularly, the boss 7). Escapes from the movable portion 1 (especially, the boss 7) to the protruding portion 41, thereby reducing power consumption. In addition, the support portion 43
Although aluminum was used, the material is not limited to this, and any material having high rigidity such as metal or glass may be used.

【0029】以下に、動作説明を示す。まず、正常動作
時には、加熱手段8により、梁6を加熱することで、懸
垂手段5が伸び、梁6が縮み、可撓部2の変化に応じて
可動部1も図1(a)の矢印Aに示した方向に変位す
る。この場合は、突起部41は可動部1の動きを妨げな
い状態にある。
The operation will be described below. First, at the time of normal operation, the beam 6 is heated by the heating means 8 so that the suspension means 5 is expanded, the beam 6 is contracted, and the movable part 1 is also moved according to the change of the flexible part 2 as indicated by an arrow in FIG. A is displaced in the direction shown in FIG. In this case, the protrusion 41 is in a state where the movement of the movable portion 1 is not hindered.

【0030】図2は、消費電力と可動部1(ボス7)の
変位量の関係を、有限要素法を用いてシミュレーション
した結果を示すものであり、横軸に消費電力を、縦軸に
可動部1(ボス7)の変位量をとっている。
FIG. 2 shows the result of simulating the relationship between the power consumption and the displacement of the movable portion 1 (boss 7) using the finite element method. The horizontal axis represents the power consumption, and the vertical axis represents the movable amount. The displacement amount of the portion 1 (boss 7) is taken.

【0031】図9において、可動部1(ボス7)に前記
矢印Aとは反対方向に初期変形不良を与えた状態を初期
状態として、その初期状態に対して本実施形態のストッ
パー部4を付加した場合をaとし、ストッパー部4がな
い場合をbとしている。図2から分かるように、同消費
電力での変位量は、bの場合よりもaの場合の方が多
い。また、図2から、同じ可動部1(ボス7)の変位量
Lをえるために、aの場合ではW1(W)必要であり、
bの場合ではW2(W)必要である。ここで、W1は、
W2よりも小さい。以上より、ストッパー部4は、消費
電力の低減に有効であることが分かる。
In FIG. 9, a state in which initial deformation failure is applied to the movable portion 1 (boss 7) in the direction opposite to the arrow A is set as an initial state, and the stopper section 4 of the present embodiment is added to the initial state. The case in which the stopper portion 4 is provided is denoted by a, and the case in which the stopper portion 4 is not provided is denoted by b. As can be seen from FIG. 2, the displacement amount at the same power consumption is larger in the case of a than in the case of b. From FIG. 2, in order to obtain the displacement amount L of the same movable portion 1 (boss 7), W1 (W) is necessary in the case of a,
In the case of b, W2 (W) is required. Here, W1 is
It is smaller than W2. From the above, it can be seen that the stopper portion 4 is effective in reducing power consumption.

【0032】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、可動部1に初期成形不良がある場合にはその不
良部分を押さえ、また、可動部1に外力による変形があ
る場合にはその変形を押さえることができる。また、前
記矢印Aとは反対方向に過剰に外力が加わった場合に、
可動部1の破損を防ぐことができる。また、前述したよ
うに懸垂手段5や梁6が、初期成形不良や外力などによ
る変形により、前記矢印Aの方向に変位しないため可動
部1が反対方向に変位するような異常動作時には、突起
部41が可動部1の動きを拘束し、可動部1が前記矢印
Aとは反対方向に変位することを阻止することができ
る。また、突起部41の熱伝導率を、可動部1の熱伝導
率以下にすることで、断熱効果により可動部1から突起
部41へ熱が逃げることを低減するので消費電力を低減
することができる。
In such a semiconductor microactuator, when the movable portion 1 has an initial molding defect, the defective portion is suppressed, and when the movable portion 1 is deformed by an external force, the deformation is suppressed. it can. Further, when an external force is excessively applied in a direction opposite to the arrow A,
The movable part 1 can be prevented from being damaged. In addition, as described above, the suspension means 5 and the beam 6 are not displaced in the direction of the arrow A due to initial molding failure or deformation due to external force, and therefore, when the movable part 1 is displaced in the opposite direction, the protrusions are formed. 41 restricts the movement of the movable part 1 and can prevent the movable part 1 from being displaced in the direction opposite to the arrow A. Further, by setting the thermal conductivity of the protrusion 41 to be equal to or less than the thermal conductivity of the movable portion 1, the heat dissipation from the movable portion 1 to the protrusion 41 is reduced by the heat insulating effect, so that the power consumption can be reduced. it can.

【0033】以下、本発明の第2実施形態を図3に基づ
いて説明する。第2実施形態は、第1実施形態のストッ
パー部4が、突起部41の先端とボス7との間のギャッ
プを調整する機能を有したものである。図3は本発明の
第2実施形態に係る半導体マイクロアクチュエータの構
造を示し、図3(a)は断面図であり、図3(b)は上
面図である。ストッパー部4の一部の構成以外は第1実
施形態と同様であるため、共通部分の説明は省略する。
まず、ストッパー部4の構成について図3を用いて説明
する。
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the stopper 4 of the first embodiment has a function of adjusting the gap between the tip of the projection 41 and the boss 7. 3A and 3B show a structure of a semiconductor microactuator according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a sectional view, and FIG. 3B is a top view. Except for a part of the configuration of the stopper portion 4, the configuration is the same as that of the first embodiment, and the description of the common portion is omitted.
First, the configuration of the stopper portion 4 will be described with reference to FIG.

【0034】ストッパー部4は、両端部がL字型であり
その両端部を半導体基板3に接合した支持部43と、支
持部43の略中央部に該支持部43と螺合するように設
けた円錐状の突起部41とを有してなる。また、突起部
41は、ボス7に向けて配設される構成となっている。
支持部43に突起部41を通す穴部を設けてその穴部に
雌ネジ(図示せず)が、突起部41の一部(前記穴部付
近)に雄ネジ(図示せず)が設けられており、お互いを
螺合する。
The stopper portion 4 has an L-shape at both ends and has a support portion 43 having both ends joined to the semiconductor substrate 3, and is provided substantially at the center of the support portion 43 so as to be screwed with the support portion 43. And a conical protrusion 41. Further, the protrusion 41 is configured to be disposed toward the boss 7.
The support portion 43 is provided with a hole through which the protrusion 41 is passed, and a female screw (not shown) is provided in the hole, and a male screw (not shown) is provided in a part of the protrusion 41 (near the hole). And screw each other.

【0035】ここで、支持部43は雌ネジになっている
必要はなく、例えば、突起部41に設けた雄ネジが、支
持部43をねじ切りしながら係合する方法でもよく、可
動部1の変位方向に対して略水平方向に突起部41の配
置位置を調整する機能を有していればよい。
Here, the support portion 43 does not need to be a female screw. For example, a method may be employed in which a male screw provided on the projection 41 engages while threading the support portion 43. What is necessary is just to have a function of adjusting the arrangement position of the projection 41 in a direction substantially horizontal to the displacement direction.

【0036】以下に、動作説明を示す。初期成形不良や
外力などによる変形がある場合には、可動部1などの形
状に製品間ばらつきがあり、支持部43と可動部1との
距離が製品間で異なる可能性がある。そのような場合
は、突起部41の先端とボス7との間のギャップが一定
ではない可能性がある。そこで、突起部41の頭部を回
すことで、前記ギャップを調整し、突起部41をボス7
の近傍又はボス7を圧迫せずに接する位置まで近づけ
る。
The operation will be described below. When there is deformation due to defective initial molding or external force, the shape of the movable portion 1 and the like varies between products, and the distance between the support portion 43 and the movable portion 1 may differ between products. In such a case, the gap between the tip of the projection 41 and the boss 7 may not be constant. Therefore, the gap is adjusted by turning the head of the projection 41, and the projection 41 is
Of the boss 7 or a position where the boss 7 comes into contact without being pressed.

【0037】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、第1実施形態における効果に加え、初期成形不
良などにより製品間ばらつきがある場合にも前記ギャッ
プを容易に調整できる。
In the semiconductor microactuator, in addition to the effects of the first embodiment, the gap can be easily adjusted even when there is a variation between products due to defective initial molding.

【0038】以下、本発明の第3実施形態を図4に基づ
いて説明する。図4は本発明の第3実施形態に係る半導
体マイクロアクチュエータの構造を示し、図4(a)は
断面図であり、図4(b)は上面図である。まず、スト
ッパー部4の構成について図4を用いて説明する。
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A and 4B show the structure of a semiconductor microactuator according to a third embodiment of the present invention. FIG. 4A is a sectional view, and FIG. 4B is a top view. First, the configuration of the stopper portion 4 will be described with reference to FIG.

【0039】ストッパー部4は、ボス7を挟んで相対す
る2つの懸垂手段5の各々に向けて端部がL字型であり
その端部を半導体基板3に接合した支持部43と、支持
部43の他端に設けた円錐状の突起部41とを有してな
る。また、突起部41は、可撓部2を構成する懸垂手段
5に向けて配設され、図4(a)に示すように、突起部
41の先端は、懸垂手段5の近傍又は懸垂手段5を圧迫
せずに接する位置に配設する。
The stopper portion 4 has an L-shaped end toward each of the two suspension means 5 opposed to each other with the boss 7 interposed therebetween, and a support portion 43 having the end joined to the semiconductor substrate 3; 43, and a conical projection 41 provided at the other end. Further, the protrusion 41 is provided toward the suspension means 5 constituting the flexible part 2, and as shown in FIG. 4A, the tip of the protrusion 41 is in the vicinity of the suspension means 5 or the suspension means 5. Is placed in a position where it touches without pressure.

【0040】半導体基板3と可動部1は、シリコンから
なり、懸垂手段5は、ニッケルからなる。ニッケルの熱
膨張係数は、1.5×10-5/Kであり、シリコンの熱
膨張係数の約5倍である。また、支持部43は、アルミ
ニウムからなり、突起部41はガラスからなる。ニッケ
ルの熱伝導率は、90W/mKである。
The semiconductor substrate 3 and the movable part 1 are made of silicon, and the suspension means 5 is made of nickel. Nickel has a thermal expansion coefficient of 1.5 × 10 −5 / K, which is about five times that of silicon. The support 43 is made of aluminum, and the protrusion 41 is made of glass. The thermal conductivity of nickel is 90 W / mK.

【0041】ここで、第1実施形態と同様、突出部41
の形状及び材料、支持部43の材料は第2実施形態に示
したものに限定されるものではない。
Here, similarly to the first embodiment, the protrusion 41
The material and the material of the supporting portion 43 are not limited to those shown in the second embodiment.

【0042】以下に、動作説明を示す。まず、正常動作
時には、加熱手段8により、梁6を加熱することで、懸
垂手段5が伸び、梁6が縮み、可動部1は図4(a)の
矢印Aに示した方向に変位する。この場合は、突起部4
1は可撓部2を構成する懸垂手段5の動きを妨げない状
態にある。
The operation will be described below. First, at the time of normal operation, by heating the beam 6 by the heating means 8, the suspension means 5 is extended, the beam 6 is contracted, and the movable part 1 is displaced in the direction shown by the arrow A in FIG. In this case, the projection 4
Reference numeral 1 denotes a state in which the movement of the suspension means 5 constituting the flexible portion 2 is not hindered.

【0043】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、可撓部2に初期成形不良がある場合にはその不
良部分を押さえることができる。また、可撓部2が、前
述したように変形開始直後一時的に前記矢印Aの方向と
は反対方向に凸状に変形するような異常動作時には、突
起部41が懸垂手段5の動きを拘束し、可撓部2が前記
矢印Aとは反対方向に変位することを阻止することがで
きる。また、突起部41の熱伝導率を、可撓部2の熱伝
導率以下にすることで、断熱効果により可撓部2から突
起部41へ熱が逃げることを低減するので消費電力を低
減することができる。
In such a semiconductor microactuator, if there is an initial molding defect in the flexible portion 2, the defective portion can be suppressed. In the case of an abnormal operation in which the flexible portion 2 is temporarily deformed in a direction opposite to the direction of the arrow A immediately after the start of the deformation as described above, the protrusion 41 restricts the movement of the suspension means 5. However, it is possible to prevent the flexible portion 2 from being displaced in the direction opposite to the arrow A. Further, by setting the thermal conductivity of the projection 41 to be equal to or less than the thermal conductivity of the flexible portion 2, heat is prevented from escaping from the flexible portion 2 to the projection 41 due to a heat insulating effect, and power consumption is reduced. be able to.

【0044】以下、本発明の第4実施形態を図5に基づ
いて説明する。第4実施形態は、第3実施形態のストッ
パー部4が、突起部41の先端と懸垂手段5との間のギ
ャップを調整する機能を有したものである。図5は本発
明の第4実施形態に係る半導体マイクロアクチュエータ
の構造を示し、図5(a)は断面図であり、図5(b)
は上面図である。ストッパー部4の一部の構成以外は第
3実施形態と同様であるため、共通部分の説明は省略す
る。まず、ストッパー部4の構成について図5を用いて
説明する。
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the fourth embodiment, the stopper 4 of the third embodiment has a function of adjusting the gap between the tip of the projection 41 and the suspension means 5. FIG. 5 shows a structure of a semiconductor microactuator according to a fourth embodiment of the present invention, FIG. 5 (a) is a sectional view, and FIG.
Is a top view. Except for a part of the configuration of the stopper portion 4, the configuration is the same as that of the third embodiment, and the description of the common portion is omitted. First, the configuration of the stopper 4 will be described with reference to FIG.

【0045】ストッパー部4は、両端部がL字型であり
その両端部を半導体基板3に接合した第1支持部45
と、ボス7を挟んで相対する2つの懸垂手段5の各々に
向けて設けた円錐状の突起部41と、両端部がL字型で
あり両端部を第1支持部45と接合し、調整部47を設
けた第2支持部46と、第1支持部45の略中央部に向
けて設けた調整部47とを有してなる。調整部47は、
第1支持部45と第2支持部46との距離を調整し、突
起部41と懸垂手段5との距離を調整する。第2支持部
46に調整部47を通す穴部を設けてその穴部に雌ネジ
(図示せず)が、調整部47の一部(前記穴部付近)に
雄ネジ(図示せず)が、設けられており、お互いを螺合
する。
The stopper portion 4 has an L-shaped end at both ends, and a first support portion 45 having both ends joined to the semiconductor substrate 3.
And a conical projection 41 provided toward each of the two suspension means 5 opposed to each other with the boss 7 interposed therebetween, and an L-shaped end having both ends joined to the first support portion 45 for adjustment. The first support portion 45 includes a second support portion 46 provided with a portion 47, and an adjustment portion 47 provided toward a substantially central portion of the first support portion 45. The adjustment unit 47
The distance between the first support 45 and the second support 46 is adjusted, and the distance between the protrusion 41 and the suspension means 5 is adjusted. The second support portion 46 is provided with a hole through which the adjustment portion 47 passes, and a female screw (not shown) is provided in the hole portion, and a male screw (not shown) is provided in a part (near the hole portion) of the adjustment portion 47. , Are provided and screw each other.

【0046】ここで、第2支持部46は雌ネジになって
いる必要はなく、例えば、調整部47に設けた雄ネジ
が、第2支持部46をねじ切りしながら係合する方法で
もよく、可動部1の変位方向に対して略水平方向に突起
部41の配置位置を調整する機能を有していればよい。
Here, the second support portion 46 does not need to be a female screw. For example, a method in which a male screw provided on the adjusting portion 47 engages while cutting the second support portion 46 may be used. What is necessary is just to have a function of adjusting the arrangement position of the protrusion 41 in a direction substantially horizontal to the direction of displacement of the movable part 1.

【0047】第1支持部45、第2支持部46及び調整
部47は、アルミニウムからなる。調整部47は、第2
支持部46の略中央部に該支持部46と螺合するように
設けた円錐形状を有している。なお、第1支持部45、
第2支持部46及び調整部47は、アルミニウムを用い
たが、材料はこれに限定されるものではなく、金属やガ
ラスなど剛性の高い材料であればよい。
The first support part 45, the second support part 46, and the adjustment part 47 are made of aluminum. The adjustment section 47
It has a conical shape provided substantially at the center of the support portion 46 so as to be screwed with the support portion 46. Note that the first support portion 45,
Although aluminum was used for the second support portion 46 and the adjustment portion 47, the material is not limited to this, and any material having high rigidity such as metal or glass may be used.

【0048】以下に、動作説明を示す。初期成形不良や
外力などによる変形がある場合には、可撓部2などの形
状に製品間ばらつきがあり、第1支持部45と可動部1
との距離が製品間で異なる可能性がある。そのような場
合は、突起部41の先端と懸垂手段5との間のギャップ
が一定ではない可能性がある。調整部47の頭部を回す
ことで、前記ギャップを調整し、突起部41を懸垂手段
5の近傍又は懸垂手段5を圧迫せずに接する位置まで近
づける。
The operation will be described below. When there is deformation due to poor initial molding or external force, the shape of the flexible portion 2 and the like varies between products, and the first support portion 45 and the movable portion 1
Distance may differ between products. In such a case, the gap between the tip of the projection 41 and the suspension means 5 may not be constant. By turning the head of the adjusting part 47, the gap is adjusted, and the protruding part 41 is brought close to the vicinity of the suspension means 5 or to a position where the suspension means 5 comes into contact with the suspension means 5 without being pressed.

【0049】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、第3実施形態における効果に加え、初期成形不
良などにより製品間ばらつきがある場合にも突起部41
と可撓部2との距離を容易に調整できる。また、一つの
半導体マイクロアクチュエータ内に複数個の可撓部2を
有する場合でも、突起部41を設けたずべての可撓部2
に対して同量だけ押さえることができる(本実施形態で
は4個つの可撓部2のうち2個の可撓部2に向けて突起
部41を設けている)。
In this semiconductor microactuator, in addition to the effects of the third embodiment, even when there is a variation between products due to defective initial molding or the like, the projection 41
The distance between the flexible part 2 and the flexible part 2 can be easily adjusted. Further, even when a plurality of flexible portions 2 are provided in one semiconductor microactuator, all the flexible portions 2 provided with the protruding portions 41 are provided.
(In the present embodiment, the protrusions 41 are provided toward two of the four flexible portions 2).

【0050】以下、本発明の第5実施形態を図6に基づ
いて説明する。図6は本発明の第5実施形態に係る半導
体マイクロアクチュエータの構造を示し、図6(a)は
断面図であり、図6(b)は上面図である。以下は、図
6を用いたストッパー部4の構成及び動作についての説
明である。
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a structure of a semiconductor microactuator according to a fifth embodiment of the present invention, where FIG. 6A is a sectional view and FIG. 6B is a top view. The following is a description of the configuration and operation of the stopper unit 4 with reference to FIG.

【0051】ストッパー部4は、両端部がL字型でそれ
以外は板状構造であり、その両端部のみを半導体基板3
に接合し、懸垂手段5の上部に接合させずに、重なり合
うように接触又は近傍に配設されている。半導体基板3
と可動部1は、シリコンからなり、懸垂手段5は、ニッ
ケルからなる。また、ストッパー部4は、ガラスからな
る。
The stopper portion 4 has an L-shape at each end and a plate-like structure at the other end, and only the both ends are formed on the semiconductor substrate 3.
, And are arranged so as to overlap or be in contact with each other without being joined to the upper part of the suspension means 5. Semiconductor substrate 3
The movable part 1 is made of silicon, and the suspension means 5 is made of nickel. The stopper 4 is made of glass.

【0052】なお、ストッパー部4は、ガラスを用いた
が、材料はこれに限定されるものではなく、金属など剛
性の高い材料であればよいが、好ましくは、熱伝導率が
懸垂手段5の熱伝導率より小さい材料であれば、熱が懸
垂手段5からストッパー部4へ逃げることを低減し、低
消費電力化がはかれる。
Although the stopper portion 4 is made of glass, the material is not limited to glass, and any material having high rigidity such as metal may be used. If the material has a lower thermal conductivity, the escape of heat from the suspension means 5 to the stopper portion 4 is reduced, and power consumption is reduced.

【0053】ストッパー部4の下面が、可撓部2を構成
する懸垂手段5の動きを拘束し、可撓部2が図6(a)
の矢印Aの方向とは反対方向へ変位することを阻止す
る。
The lower surface of the stopper portion 4 restrains the movement of the suspension means 5 constituting the flexible portion 2, and the flexible portion 2 is moved as shown in FIG.
In the direction opposite to the direction of arrow A.

【0054】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、ストッパー部4の形成が容易である。また、ス
トッパー部4をガラスで構成することで、十分な硬度を
確保できるため繰り返し使用による摩耗を少なくするこ
とができる。また、ストッパー部4の熱伝導率を、可撓
部2の熱伝導率以下にすることで、断熱効果によりスト
ッパー部4から可撓部2へ熱が逃げることを低減するの
で消費電力を低減することができる。
In such a semiconductor microactuator, the formation of the stopper portion 4 is easy. In addition, since the stopper portion 4 is made of glass, sufficient hardness can be secured, so that wear due to repeated use can be reduced. Further, by setting the thermal conductivity of the stopper portion 4 to be equal to or less than the thermal conductivity of the flexible portion 2, heat dissipation from the stopper portion 4 to the flexible portion 2 is reduced by a heat insulating effect, so that power consumption is reduced. be able to.

【0055】以下、本発明の第6実施形態を図7に基づ
いて説明する。第6実施形態は、第3実施形態のストッ
パー部4が、可動部1の変位方向に対して略垂直方向に
突起部41の配置位置を調整する機能を有したものであ
る。図7は本発明の第6実施形態に係る半導体マイクロ
アクチュエータの構造を示し、図7(a)は断面図であ
り、図7(b)は上面図である。ストッパー部4の一部
の構成以外は第3実施形態と同様であるため、共通部分
の説明は省略する。以下は、図7を用いたストッパー部
4の構成及び動作についての説明である。
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the sixth embodiment, the stopper portion 4 of the third embodiment has a function of adjusting the position of the projection 41 in a direction substantially perpendicular to the direction of displacement of the movable portion 1. 7A and 7B show the structure of a semiconductor microactuator according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 7A is a sectional view, and FIG. 7B is a top view. Except for a part of the configuration of the stopper portion 4, the configuration is the same as that of the third embodiment, and the description of the common portion is omitted. The following is a description of the configuration and operation of the stopper unit 4 using FIG.

【0056】ストッパー部4は、端部がL字型でありそ
の端部を半導体基板3に接合した支持部43と、他端を
自由端とし可撓部2が存在する部分に向けて支持部43
に設けた円錐状の突起部41と、可撓部2の表面と略平
行に設けられた長孔部48とを有してなる。
The stopper portion 4 has an L-shaped end and has a support portion 43 whose end is joined to the semiconductor substrate 3 and a support portion having the other end as a free end toward a portion where the flexible portion 2 exists. 43
And a long hole 48 provided substantially in parallel with the surface of the flexible portion 2.

【0057】突起部41は、長孔部48に沿って移動
し、突起部41の位置を調整する構成となっている。長
孔部48に凹部(図示せず)が、突起部41の一部(前
記溝部近傍)に凸部(図示せず)が設けられており、お
互いを係合して、突起部41が長孔部48から抜け出さ
ないようにする。
The projection 41 moves along the long hole 48 to adjust the position of the projection 41. A concave portion (not shown) is provided in the long hole portion 48, and a convex portion (not shown) is provided in a part (near the groove portion) of the projection portion 41. Do not get out of the hole 48.

【0058】ここで、突起部41と長孔部48とは、こ
のような係合関係に限らず、可動部1の変位方向(矢印
A方向)に対して略垂直方向に突起部41の配置位置を
調整する機能を有していればよい。
Here, the projection 41 and the elongated hole 48 are not limited to such an engagement relationship, and the arrangement of the projection 41 is substantially perpendicular to the direction of displacement of the movable part 1 (the direction of arrow A). What is necessary is just to have the function to adjust a position.

【0059】また、突起部41又は長孔部48は、突起
部41の位置が決まればその位置で突起部41を固定で
きるような機能を有していても勿論よい。
The projection 41 or the elongated hole 48 may have a function of fixing the projection 41 at the position of the projection 41 once the position of the projection 41 is determined.

【0060】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、第3実施形態における効果に加え、一つの半導
体マイクロアクチュエータ内に複数個の可撓部2を有す
る場合に、突起部41を設けた各可撓部2の初期成形ば
らつきや、変形によるばらつきに対応した突起部41の
位置調整が可能である(本実施形態では4個つの可撓部
2のうち2個の可撓部2に向けて突起部41を設けてい
る)。
In such a semiconductor microactuator, in addition to the effects of the third embodiment, when one semiconductor microactuator has a plurality of flexible portions 2, each flexible portion having a projection 41 is provided. 2 can be adjusted in accordance with the initial molding variation and the variation due to deformation (in the present embodiment, the projections 41 are directed toward two of the four flexible portions 2 toward the flexible portions 2). Is provided).

【0061】以下、本発明の第7実施形態を図7に基づ
いて説明する。第7実施形態は、第6実施形態のストッ
パー部4が、突起部41の先端と懸垂手段5との間のギ
ャップを調整する機能を有したものであるため、第6実
施形態に係る半導体マイクロアクチュエータの構造を示
す図7を再度第7実施形態の説明に用いる。なお、スト
ッパー部4の一部の構成以外は第6実施形態と同様であ
るため、共通部分の説明は省略する。
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the seventh embodiment, since the stopper 4 of the sixth embodiment has a function of adjusting the gap between the tip of the protrusion 41 and the suspension means 5, the semiconductor micro device according to the sixth embodiment is different. FIG. 7 showing the structure of the actuator is used again for the description of the seventh embodiment. Since the configuration of the stopper part 4 is the same as that of the sixth embodiment except for a part of the configuration, the description of the common part will be omitted.

【0062】突起部41と長孔部48は、各々が雄ネ
ジ、雌ネジ(図示せず)部を一部有して螺合され、突起
部41の頭部を回すことで、前記ギャップを調整し、突
起部41を懸垂手段5の近傍又は懸垂手段5を圧迫せず
に接する位置まで近づけることができる。なお、突起部
41と長孔部48とは、このような螺合関係に限らず、
前記ギャップを調整する機能を有していればよい。
The projecting portion 41 and the long hole portion 48 each have a male screw and a female screw (not shown) and are screwed together, and the gap is formed by turning the head of the projecting portion 41. By adjusting, the protrusion 41 can be brought close to the vicinity of the suspension means 5 or to a position where the suspension 41 contacts the suspension means 5 without being pressed. The protrusion 41 and the long hole 48 are not limited to such a screwing relationship,
What is necessary is just to have the function of adjusting the gap.

【0063】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、第6実施形態における効果に加え、突起部41
は可撓部2の大きなばらつきに対応して容易に位置調整
ができる。
In this semiconductor microactuator, in addition to the effects of the sixth embodiment, the protrusion 41
The position can be easily adjusted according to the large variation of the flexible portion 2.

【0064】以下、本発明の第8実施形態を図8に基づ
いて説明する。第8実施形態は、第1実施形態のストッ
パー部の突起部41の構成を変化させたものである。図
8は本発明の第8実施形態に係る半導体マイクロアクチ
ュエータの構造を示し、図8(a)は断面図であり、図
8(b)は上面図である。ストッパー部4の突起部41
の構成以外は第1実施形態と同様であるため、共通部分
の説明は省略する。
Hereinafter, an eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the eighth embodiment, the configuration of the protrusion 41 of the stopper portion of the first embodiment is changed. FIG. 8 shows a structure of a semiconductor microactuator according to an eighth embodiment of the present invention, where FIG. 8A is a sectional view and FIG. 8B is a top view. Projection 41 of stopper 4
Since the configuration other than the above is the same as that of the first embodiment, the description of the common parts is omitted.

【0065】突起部41は、可動部1と接触する先端部
42と先端部42以外の部分からなる突起基部41aを
有してなる。突起基部41aはガラスからなり、先端部
42は、ポリイミドからなる。ポリイミドの熱伝導率
は、1.17×10-1W/mKである。
The projection 41 has a tip 42 in contact with the movable part 1 and a projection base 41a other than the tip 42. The projection base 41a is made of glass, and the tip 42 is made of polyimide. The thermal conductivity of the polyimide is 1.17 × 10 -1 W / mK.

【0066】かかる半導体マイクロアクチュエータにあ
っては、第1実施形態における効果に加え、先端部42
の熱伝導率を、可動部1の熱伝導率以下にすることで、
熱が可動部1から先端部42へ逃げることを低減でき、
低消費電力化がはかれる。また、先端部42を構成する
材料を、ポリイミドにすると突起部41の形成が容易で
あるなお、本発明は上記の実施形態の半導体マイクロア
クチュエータに限定されるものではなく、特許請求の範
囲の請求項に記載する内容の範囲で、各種の変形が可能
であり、本発明はこれらの全てを含むものである。
In this semiconductor microactuator, in addition to the effects of the first embodiment, the tip 42
The thermal conductivity of the movable part 1 or less,
Heat can be reduced from escaping from the movable portion 1 to the tip portion 42,
Low power consumption can be achieved. Further, when the material forming the tip portion 42 is polyimide, the formation of the protrusion 41 is easy. The present invention is not limited to the semiconductor microactuator of the above embodiment, and is not limited thereto. Various modifications are possible within the scope of the contents described in the paragraphs, and the present invention includes all of them.

【0067】特に可撓部2は、バイメタル構造に関する
実施形態について述べてきたが、可動部1を変位させ得
るものであれば特に問題がなく、熱などの外部要因によ
りその形状を変化させる形状記憶材料等で構成されてい
ても勿論構わない。
In particular, although the embodiment relating to the bimetal structure has been described for the flexible portion 2, there is no particular problem as long as it can displace the movable portion 1, and the shape memory that changes its shape due to external factors such as heat is used. Of course, it may be made of a material or the like.

【0068】[0068]

【発明の効果】上記のように本発明に係る請求項1に記
載の半導体マイクロアクチュエータにあっては、半導体
基板と、該半導体基板に接合され温度変化に応じて定め
られた方向に変位する少なくとも1つの可撓部と、該可
撓部により懸垂され前記可撓部の変化に応じて変位する
可動部と、前記可撓部又は前記可動部の少なくとも一方
が前記定められた方向とは反対方向に変位することを阻
止する少なくとも1つのストッパー部とを有してなるよ
うにしたもので、前記反対方向に変位することが原因で
必要となる消費電力を削減できるという効果を奏する。
As described above, in the semiconductor microactuator according to the first aspect of the present invention, at least the semiconductor substrate and the semiconductor microactuator which is bonded to the semiconductor substrate and displaces in a predetermined direction in accordance with a temperature change. One flexible portion, a movable portion suspended by the flexible portion and displaced in accordance with a change in the flexible portion, and at least one of the flexible portion and the movable portion is in a direction opposite to the predetermined direction. And at least one stopper portion for preventing the displacement in the opposite direction, and has the effect of reducing the power consumption required due to the displacement in the opposite direction.

【0069】また、請求項2に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項1に記載の発明におい
て、前記ストッパー部は、突起部を有し、該突起部を前
記可動部に向けて設けるようにしたもので、前記可動部
に初期成形不良がある場合にはその不良部分を押さえ、
また、前記可動部に外力による変形がある場合にはその
変形を押さえることができるという効果を奏する。ま
た、前記反対方向に過剰に外力が加わった場合に、前記
可動部又の破損を防ぐことができるという効果を奏す
る。
Further, in the semiconductor microactuator according to the second aspect, in the invention according to the first aspect, the stopper has a projection, and the projection is provided toward the movable section. In the case where there is an initial molding defect in the movable portion, the defective portion is held down,
Further, when the movable portion is deformed by an external force, the deformation can be suppressed. Further, when an external force is excessively applied in the opposite direction, the movable portion or the damage can be prevented.

【0070】また、請求項3に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項1に記載の発明におい
て、前記ストッパー部は、突起部を有し、該突起部を前
記可撓部に向けて設けるようにしたもので、前記可撓部
に初期成形不良がある場合にはその不良部分を押さえる
ことができるという効果を奏する。また、前記可撓部
が、変形開始直後一時的に、可動部の変位方向とは反対
方向に凸状に変形することを押さえることができるとい
う効果を奏する。
Further, in the semiconductor microactuator according to the third aspect, in the invention according to the first aspect, the stopper has a projection, and the projection is directed toward the flexible part. In this case, when there is an initial molding defect in the flexible portion, it is possible to suppress the defective portion. Further, there is an effect that the flexible portion can be temporarily prevented from being deformed in a convex shape in the direction opposite to the displacement direction of the movable portion immediately after the start of the deformation.

【0071】また、請求項4に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項3に記載の発明におい
て、前記ストッパー部は、板状構造を有しており、前記
ストッパー部と前記可撓部とを重なり合うように配置し
てなるようにしたもので、前記ストッパー部の形成が容
易であるという効果を奏する。
According to a fourth aspect of the present invention, in the semiconductor micro-actuator according to the third aspect, the stopper portion has a plate-like structure, and the stopper portion and the flexible portion are provided. Are arranged so as to overlap with each other, and the effect that the stopper portion can be easily formed is achieved.

【0072】また、請求項5に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項3に記載の発明におい
て、前記ストッパー部は、前記可動部の変位方向に対し
て略垂直方向の配置位置を調整する機能を有してなるよ
うにしたもので、一つの半導体マイクロアクチュエータ
内に複数個の前記可撓部を有する場合に、各前記可撓部
の初期成形ばらつきや、変形によるばらつきに対応した
前記ストッパー部の位置調整が可能であるという効果を
奏する。
According to a fifth aspect of the present invention, in the semiconductor micro-actuator according to the third aspect, the stopper portion adjusts an arrangement position in a direction substantially perpendicular to a displacement direction of the movable portion. In the case where a plurality of flexible portions are provided in one semiconductor microactuator, the initial molding variation of each of the flexible portions, and the variation corresponding to the variation due to deformation. This has the effect that the position of the stopper can be adjusted.

【0073】また、請求項6に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項2又は請求項3又は請
求項5に記載の発明において、前記ストッパー部は、前
記可動部の変位方向に対して略水平方向の配置位置を調
整する機能を有してなるようにしたもので、初期成形不
良などにより製品間ばらつきがある場合にも前記ストッ
パー部と前記可撓部又は前記可動部との距離の調整が容
易であるという効果を奏する。また、一つの半導体マイ
クロアクチュエータ内に複数個の前記可撓部を有する場
合でも、ずべての前記可撓部に対して同量だけ押さえる
ことができるという効果を奏する。
According to a sixth aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the second, third, or fifth aspect, the stopper is provided with respect to a displacement direction of the movable part. It has a function of adjusting the arrangement position in a substantially horizontal direction, and even when there is variation between products due to defective initial molding or the like, the distance between the stopper portion and the flexible portion or the movable portion can be reduced. The effect that adjustment is easy is produced. Further, even when a plurality of flexible portions are provided in one semiconductor microactuator, there is an effect that all the flexible portions can be pressed by the same amount.

【0074】また、請求項7に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項2又は請求項3又は請
求項6に記載の発明において、前記ストッパー部におい
て、少なくとも前記可撓部又は前記可動部と接触して該
可撓部又は該可動部の前記反対方向の変位を阻止する前
記突起部の熱伝導率は、該突起部が接触する位置にある
前記可撓部又は前記可動部の熱伝導率以下であるように
したもので、断熱効果により前記突起部へ熱が逃げるこ
とを低減するので消費電力を低減することが可能である
という効果を奏する。
According to a seventh aspect of the present invention, in the semiconductor microactuator according to the second, third, or sixth aspect, at least the flexible portion or the movable portion in the stopper portion. The protrusion has a thermal conductivity that prevents displacement of the flexible portion or the movable portion in the opposite direction by contact with the flexible portion or the movable portion at a position where the protrusion contacts. In this case, the heat dissipation is reduced by the heat insulation effect, so that the power consumption can be reduced.

【0075】また、請求項8に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項7に記載の発明におい
て、前記突起部41を構成する材料は、ガラスであるよ
うにしたもので、前記突起部41は十分な硬度を確保で
きるため繰り返し使用による摩耗が少ないという効果を
奏する。
Further, in the semiconductor microactuator according to the eighth aspect, in the invention according to the seventh aspect, the material forming the projection 41 is glass. 41 has an effect that a sufficient hardness can be secured, so that wear due to repeated use is small.

【0076】また、請求項9に記載の半導体マイクロア
クチュエータにあっては、請求項7に記載の発明におい
て、前記突起部41の先端部42を構成する材料は、ポ
リイミドであるようにしたもので、前記突起部41の形
成が容易であるという効果を奏する。
Further, in the semiconductor microactuator according to the ninth aspect, in the invention according to the seventh aspect, the material forming the tip end portion 42 of the projection 41 is polyimide. This has the effect that the projections 41 can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 1 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの消費電力と可動部の変位量との関係を示
す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the relationship between the power consumption of the semiconductor microactuator according to the first embodiment of the present invention and the displacement of the movable part.

【図3】本発明の第2実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 3 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第3実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 4 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to a third embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 5 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 6 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6及び第7実施形態に係る半導体マ
イクロアクチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 7 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to sixth and seventh embodiments of the present invention.

【図8】本発明の第8実施形態に係る半導体マイクロア
クチュエータの断面図及び上面図である。
FIG. 8 is a sectional view and a top view of a semiconductor microactuator according to an eighth embodiment of the present invention.

【図9】従来例に係る半導体マイクロアクチュエータの
断面図、上面図及び一部破断の斜視図である。
FIG. 9 is a sectional view, a top view, and a partially cutaway perspective view of a semiconductor microactuator according to a conventional example.

【図10】バイメタル構造を示す断面図である。FIG. 10 is a sectional view showing a bimetal structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 可動部 2 可撓部 3 半導体基板 4 ストッパー部 5 懸垂手段 6 梁 7 ボス 8 加熱手段 9 傾斜部 41 突起部 42 先端部 43 支持部 45 第1支持部 46 第2支持部 47 調整部 48 長孔部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Movable part 2 Flexible part 3 Semiconductor substrate 4 Stopper part 5 Suspension means 6 Beam 7 Boss 8 Heating means 9 Inclined part 41 Projection part 42 Tip part 43 Support part 45 First support part 46 Second support part 47 Adjustment part 48 Length Hole

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板と、該半導体基板に接合され
温度変化に応じて定められた方向に変位する少なくとも
1つの可撓部と、該可撓部により懸垂され前記可撓部の
変化に応じて変位する可動部と、前記可撓部又は前記可
動部の少なくとも一方が前記定められた方向とは反対方
向に変位することを阻止する少なくとも1つのストッパ
ー部とを有してなることを特徴とする半導体マイクロア
クチュエータ。
1. A semiconductor substrate, at least one flexible portion joined to the semiconductor substrate and displaced in a direction determined in accordance with a temperature change, and suspended by the flexible portion in response to a change in the flexible portion. A movable portion that displaces the movable portion, and at least one stopper portion that prevents at least one of the flexible portion and the movable portion from displacing in a direction opposite to the predetermined direction. Semiconductor microactuator.
【請求項2】 前記ストッパー部は、突起部を有し、該
突起部を前記可動部に向けて設けたことを特徴とする請
求項1に記載の半導体マイクロアクチュエータ。
2. The semiconductor microactuator according to claim 1, wherein the stopper has a protrusion, and the protrusion is provided toward the movable portion.
【請求項3】 前記ストッパー部は、突起部を有し、該
突起部を前記可撓部に向けて設けたことを特徴とする請
求項1に記載の半導体マイクロアクチュエータ。
3. The semiconductor microactuator according to claim 1, wherein the stopper has a protrusion, and the protrusion is provided toward the flexible portion.
【請求項4】 前記ストッパー部は、板状構造を有して
おり、前記ストッパー部と前記可撓部とを重なり合うよ
うに配置してなることを特徴とする請求項3に記載の半
導体マイクロアクチュエータ。
4. The semiconductor microactuator according to claim 3, wherein the stopper has a plate-like structure, and the stopper and the flexible portion are arranged so as to overlap with each other. .
【請求項5】 前記ストッパー部は、前記可動部の変位
方向に対して略垂直方向の配置位置を調整する機能を有
してなることを特徴とする請求項3に記載の半導体マイ
クロアクチュエータ。
5. The semiconductor microactuator according to claim 3, wherein the stopper has a function of adjusting an arrangement position in a direction substantially perpendicular to a displacement direction of the movable part.
【請求項6】 前記ストッパー部は、前記可動部の変位
方向に対して略水平方向の配置位置を調整する機能を有
してなることを特徴とする請求項2又は請求項3又は請
求項5に記載の半導体マイクロアクチュエータ。
6. The stopper according to claim 2, wherein the stopper has a function of adjusting an arrangement position in a substantially horizontal direction with respect to a displacement direction of the movable part. A semiconductor microactuator according to item 1.
【請求項7】 前記ストッパー部において、少なくとも
前記可撓部又は前記可動部と接触して該可撓部又は該可
動部の前記反対方向の変位を阻止する前記突起部の熱伝
導率は、該突起部が接触する位置にある前記可撓部又は
前記可動部の熱伝導率以下であることを特徴とする請求
項2又は請求項3又は請求項6に記載の半導体マイクロ
アクチュエータ。
7. The thermal conductivity of the protruding portion in the stopper portion, which is in contact with at least the flexible portion or the movable portion and prevents displacement of the flexible portion or the movable portion in the opposite direction, 7. The semiconductor microactuator according to claim 2, wherein the thermal conductivity of the flexible portion or the movable portion at a position where the protrusion contacts is lower than the thermal conductivity of the flexible portion or the movable portion. 8.
【請求項8】 前記突起部を構成する材料は、ガラスで
あることを特徴とする請求項7に記載の半導体マイクロ
アクチュエータ。
8. The semiconductor microactuator according to claim 7, wherein a material forming the protrusion is glass.
【請求項9】 前記突起部の先端部を構成する材料は、
ポリイミドであることを特徴とする請求項7に記載の半
導体マイクロアクチュエータ。
9. A material forming a tip portion of the projection,
The semiconductor microactuator according to claim 7, wherein the semiconductor microactuator is polyimide.
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