JP3050164B2 - マイクロアクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
マイクロアクチュエータおよびその製造方法Info
- Publication number
- JP3050164B2 JP3050164B2 JP9133617A JP13361797A JP3050164B2 JP 3050164 B2 JP3050164 B2 JP 3050164B2 JP 9133617 A JP9133617 A JP 9133617A JP 13361797 A JP13361797 A JP 13361797A JP 3050164 B2 JP3050164 B2 JP 3050164B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mover
- microactuator
- stator
- spring
- substrate
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B21/00—Head arrangements not specific to the method of recording or reproducing
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/48—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed
- G11B5/54—Disposition or mounting of heads or head supports relative to record carriers ; arrangements of heads, e.g. for scanning the record carrier to increase the relative speed with provision for moving the head into or out of its operative position or across tracks
- G11B5/55—Track change, selection or acquisition by displacement of the head
- G11B5/5521—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks
- G11B5/5552—Track change, selection or acquisition by displacement of the head across disk tracks using fine positioning means for track acquisition separate from the coarse (e.g. track changing) positioning means
Landscapes
- Micromachines (AREA)
- Moving Of Heads (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学部品、光磁気
・磁気ディスク等の小型部品の駆動に用いられるマイク
ロアクチュエータおよびその製造方法に関するものであ
る。
・磁気ディスク等の小型部品の駆動に用いられるマイク
ロアクチュエータおよびその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】小型アクチュエータを磁気ヘッドのサス
ペンションの先端に搭載してスライダーを駆動するマイ
クロアクチュエータが、エル．エス．ファン（Ｌ．Ｓ．
Ｆａｎ）等によって提案されている〔「Magnetic Recor
ding Head Positioning at Very High Track Densities
Using a Microactuator-Based,Two‐Stage Servo Syst
em」（IEEE Transactions on Industrial Electronics,
Vol.42,No.3,pp.222-233,June 1995）〕。このマイクロ
アクチュエータを図９〜図１１に示す。図９はマイクロ
アクチュエータの平面図、図１０は図９のＡ部の拡大
図、図１１は図１０のＡ−Ａ’線断面図である。これら
の図において、マイクロアクチュエータはシリコン基板
１００上に対向して設けられた２つの固定子９３，９４
と、これらの固定子９３，９４間に設けられた可動子９
２を備えている。可動子９２は、ばね９１によってシリ
コン基板１００上の所望の位置に浮いた状態で支持され
ている。ばね９１は、シリコン基板１００に設けられた
バネ固定台９０によって支持されることにより、シリコ
ン基板１００から分離している。
ペンションの先端に搭載してスライダーを駆動するマイ
クロアクチュエータが、エル．エス．ファン（Ｌ．Ｓ．
Ｆａｎ）等によって提案されている〔「Magnetic Recor
ding Head Positioning at Very High Track Densities
Using a Microactuator-Based,Two‐Stage Servo Syst
em」（IEEE Transactions on Industrial Electronics,
Vol.42,No.3,pp.222-233,June 1995）〕。このマイクロ
アクチュエータを図９〜図１１に示す。図９はマイクロ
アクチュエータの平面図、図１０は図９のＡ部の拡大
図、図１１は図１０のＡ−Ａ’線断面図である。これら
の図において、マイクロアクチュエータはシリコン基板
１００上に対向して設けられた２つの固定子９３，９４
と、これらの固定子９３，９４間に設けられた可動子９
２を備えている。可動子９２は、ばね９１によってシリ
コン基板１００上の所望の位置に浮いた状態で支持され
ている。ばね９１は、シリコン基板１００に設けられた
バネ固定台９０によって支持されることにより、シリコ
ン基板１００から分離している。
【０００３】前記固定子９３，９４は、同一ピッチで櫛
歯状に一体に形成されることにより多数の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａをそれぞれ備え、また各櫛歯部９３Ａ，９４
Ａの一方の側面には同じく所定のピッチで櫛歯状に形成
された多数の固定子電極９３Ｂ，９４Ｂを備えている。
また、可動子９２も前記固定子９３，９４の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａと同一ピッチで櫛歯状に形成されることによ
り多数の櫛歯部９２Ａを有し、また各櫛歯部９２Ａの一
方の面には前記固定子電極９３Ｂ，９４Ｂの間にそれぞ
れ差し込まれる可動子電極９２Ｂを備えている。固定子
電極９３Ｂ，９４Ｂは、固定子９３，９４とともにシリ
コン基板１００に接着されているのに対して、可動子電
極９２Ｂは櫛歯部９２Ａとともにシリコン基板１００か
ら分離している。このため、可動子電極９２Ｂと二つの
固定子９３，９４の電極９３Ｂ，９４Ｂとの間に電圧を
加えると、可動子９２を図９において右側あるいは左側
に駆動させることができる。すなわち、左側の固定子９
４と可動子９２に電圧を印加すると左側に、右側の固定
子９３と可動子９２に電圧を印加すると右側に移動させ
ることができる。この駆動の当たって、可動子９２はシ
リコン基板１００に対して平行に保持される。その理由
は、可動子９２が傾くと、ヘッドもディスクに対して傾
くことから情報の読み書きに誤差が生じるためである。
歯状に一体に形成されることにより多数の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａをそれぞれ備え、また各櫛歯部９３Ａ，９４
Ａの一方の側面には同じく所定のピッチで櫛歯状に形成
された多数の固定子電極９３Ｂ，９４Ｂを備えている。
また、可動子９２も前記固定子９３，９４の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａと同一ピッチで櫛歯状に形成されることによ
り多数の櫛歯部９２Ａを有し、また各櫛歯部９２Ａの一
方の面には前記固定子電極９３Ｂ，９４Ｂの間にそれぞ
れ差し込まれる可動子電極９２Ｂを備えている。固定子
電極９３Ｂ，９４Ｂは、固定子９３，９４とともにシリ
コン基板１００に接着されているのに対して、可動子電
極９２Ｂは櫛歯部９２Ａとともにシリコン基板１００か
ら分離している。このため、可動子電極９２Ｂと二つの
固定子９３，９４の電極９３Ｂ，９４Ｂとの間に電圧を
加えると、可動子９２を図９において右側あるいは左側
に駆動させることができる。すなわち、左側の固定子９
４と可動子９２に電圧を印加すると左側に、右側の固定
子９３と可動子９２に電圧を印加すると右側に移動させ
ることができる。この駆動の当たって、可動子９２はシ
リコン基板１００に対して平行に保持される。その理由
は、可動子９２が傾くと、ヘッドもディスクに対して傾
くことから情報の読み書きに誤差が生じるためである。
【０００４】このマイクロアクチュエータは、シリコン
基板１００の上で後に可動子９２を形成する領域に２μ
ｍ厚のＰＳＧ（燐シリガラス）をパターニングし、この
上にフォトリソグラフィーを利用して形成したレジスト
パターニングの間に銅メッキを行う方法を用いて製作さ
れた。最後に、フッ酸を用いてＰＳＧを除去することに
よって可動子９２、櫛歯部９２Ａ、可動子電極９２Ｂお
よびばね９１をシリコン基板１００から分離した。この
ようにして、ファン等は２０μｍ厚の銅を材料とするマ
イクロアクチュエータの試作を行った。
基板１００の上で後に可動子９２を形成する領域に２μ
ｍ厚のＰＳＧ（燐シリガラス）をパターニングし、この
上にフォトリソグラフィーを利用して形成したレジスト
パターニングの間に銅メッキを行う方法を用いて製作さ
れた。最後に、フッ酸を用いてＰＳＧを除去することに
よって可動子９２、櫛歯部９２Ａ、可動子電極９２Ｂお
よびばね９１をシリコン基板１００から分離した。この
ようにして、ファン等は２０μｍ厚の銅を材料とするマ
イクロアクチュエータの試作を行った。
【０００５】一方、シリコンＩＣプロセスを利用するマ
イクロアクチュエータでは、従来からポリシリコン薄膜
を利用した構造がよく知られている。ポリシリコンを構
造体とするマイクロアクチュエータは、電気メッキアク
チュエータと比較して、シリコンＩＣプロセスとの整合
性が良く、また優れた機械的特性を示すという長所があ
る。しかし、磁気・光磁気ヘッド等への応用において
は、ヘッドが所望の方向以外の方向へ動くことを低く抑
えることが必要である。
イクロアクチュエータでは、従来からポリシリコン薄膜
を利用した構造がよく知られている。ポリシリコンを構
造体とするマイクロアクチュエータは、電気メッキアク
チュエータと比較して、シリコンＩＣプロセスとの整合
性が良く、また優れた機械的特性を示すという長所があ
る。しかし、磁気・光磁気ヘッド等への応用において
は、ヘッドが所望の方向以外の方向へ動くことを低く抑
えることが必要である。
【０００６】図９に示したマイクロアクチュエータで
は、可動子９２が図において左右方向に動くことが要求
されているが、一方紙面に対して垂直な方向に動くこと
は極力小さく抑えなければならない。この要求から、ば
ね９１の厚さを厚くすることが必要とされる。また、大
きな静電気力を利用するためにも可動子電極９２Ｂと固
定子電極９３Ｂ，９４Ｂの厚さを厚くすることが重要で
ある。
は、可動子９２が図において左右方向に動くことが要求
されているが、一方紙面に対して垂直な方向に動くこと
は極力小さく抑えなければならない。この要求から、ば
ね９１の厚さを厚くすることが必要とされる。また、大
きな静電気力を利用するためにも可動子電極９２Ｂと固
定子電極９３Ｂ，９４Ｂの厚さを厚くすることが重要で
ある。
【０００７】以上の要求から、２０μｍ以上の厚さをも
つマイクロアクチュエータを製作することが実用上重要
とされるようになった。ポリシリコン薄膜は実用上４μ
ｍ程度の厚さをもたせることが限界であることから、上
で述べたメッキ技術や以下に述べるシリコン単結晶のエ
ッチング加工技術を利用したマイクロアクチュエータが
開発されるようになった。
つマイクロアクチュエータを製作することが実用上重要
とされるようになった。ポリシリコン薄膜は実用上４μ
ｍ程度の厚さをもたせることが限界であることから、上
で述べたメッキ技術や以下に述べるシリコン単結晶のエ
ッチング加工技術を利用したマイクロアクチュエータが
開発されるようになった。
【０００８】シリコン単結晶からなるマイクロアクチュ
エータを製作するには、例えばエイ．ベニチェツ（Ａ．
Ｂｅｎｉｔｅｚ）等による「Bulk Silicon Microelectr
omechanical Devices Fabricated from Commercial Bon
ded and Etched‐Back Silicon‐on‐InsulatorSubstra
tes」(Sensors and Actuators, A50,pp-99-103,1995)に
記載されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用
する方法がある。この方法を用いると、図１１に示した
可動子電極９２Ｂおよび固定子電極９３Ｂ，９４Ｂ（図
示せず）を厚さ２０μｍのシリコン単結晶から形成する
ことが可能となる。すなわち、可動子９２およびばね９
１の下方に位置するＳＯＩ基板の酸化膜１０１をフッ酸
によって除去することによって可動子９２およびばね９
１をシリコン基板から分離することができる。この場合
には、可動子電極９２の幅が固定子電極の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａの幅よりも狭く設計されているために、フッ
酸のエッチングを行った後にも、固定子電極の櫛歯部９
３Ａ，９４Ａの下にはまだシリコン酸化膜１０１が残さ
れている。このようにして例えば２０μｍの厚さをもつ
シリコン単結晶からなる可動子電極９２Ｂおよび固定子
電極９３Ｂ，９４Ｂをシリコン基板１００の上に形成す
ることが可能である。
エータを製作するには、例えばエイ．ベニチェツ（Ａ．
Ｂｅｎｉｔｅｚ）等による「Bulk Silicon Microelectr
omechanical Devices Fabricated from Commercial Bon
ded and Etched‐Back Silicon‐on‐InsulatorSubstra
tes」(Sensors and Actuators, A50,pp-99-103,1995)に
記載されたＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を利用
する方法がある。この方法を用いると、図１１に示した
可動子電極９２Ｂおよび固定子電極９３Ｂ，９４Ｂ（図
示せず）を厚さ２０μｍのシリコン単結晶から形成する
ことが可能となる。すなわち、可動子９２およびばね９
１の下方に位置するＳＯＩ基板の酸化膜１０１をフッ酸
によって除去することによって可動子９２およびばね９
１をシリコン基板から分離することができる。この場合
には、可動子電極９２の幅が固定子電極の櫛歯部９３
Ａ，９４Ａの幅よりも狭く設計されているために、フッ
酸のエッチングを行った後にも、固定子電極の櫛歯部９
３Ａ，９４Ａの下にはまだシリコン酸化膜１０１が残さ
れている。このようにして例えば２０μｍの厚さをもつ
シリコン単結晶からなる可動子電極９２Ｂおよび固定子
電極９３Ｂ，９４Ｂをシリコン基板１００の上に形成す
ることが可能である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】以上、厚いマイクロア
クチュエータを製造する方法の概略を述べたが、図９に
示した構造をもつ従来のマイクロアクチュエータにおい
ては、以下に述べるように外部からの衝撃に対して簡単
に破壊されるという問題があることが判った。
クチュエータを製造する方法の概略を述べたが、図９に
示した構造をもつ従来のマイクロアクチュエータにおい
ては、以下に述べるように外部からの衝撃に対して簡単
に破壊されるという問題があることが判った。
【００１０】 このマイクロアクチュエータは、静電
気の非常に弱い力を利用することから、ばね９１の平面
的な寸法を例えば幅２μｍ、長さ２００μｍというよう
にマイクロアクチュエータの変位方向のばねの復元力が
非常に小さくなるように設計されている。そして、可動
子９２の上に約１ｍｇの重さをもつスライダーが搭載さ
れている。このため、小さな衝撃を受けるだけでマイク
ロアクチュエータの可動部である可動子９２が容易に破
壊される。この衝撃の原因として、磁気ヘッドの駆動中
にスライダーと磁気ディスクが衝突したり、あるいは、
マイクロアクチュエータを組み立てる作業中に不意にマ
イクロアクチュエータに何かが接触したりする事故がし
ばしば見受けられた。また、実際にマイクロアクチュエ
ータに何かが接触しなくとも可動子９２に１ｍｇのスラ
イダーが搭載されているために、マイクロアクチュエー
タが置かれている台を急に移動させた場合には加速度に
よる力が働いてマイクロアクチュエータが破壊されると
いうことも起こった。
気の非常に弱い力を利用することから、ばね９１の平面
的な寸法を例えば幅２μｍ、長さ２００μｍというよう
にマイクロアクチュエータの変位方向のばねの復元力が
非常に小さくなるように設計されている。そして、可動
子９２の上に約１ｍｇの重さをもつスライダーが搭載さ
れている。このため、小さな衝撃を受けるだけでマイク
ロアクチュエータの可動部である可動子９２が容易に破
壊される。この衝撃の原因として、磁気ヘッドの駆動中
にスライダーと磁気ディスクが衝突したり、あるいは、
マイクロアクチュエータを組み立てる作業中に不意にマ
イクロアクチュエータに何かが接触したりする事故がし
ばしば見受けられた。また、実際にマイクロアクチュエ
ータに何かが接触しなくとも可動子９２に１ｍｇのスラ
イダーが搭載されているために、マイクロアクチュエー
タが置かれている台を急に移動させた場合には加速度に
よる力が働いてマイクロアクチュエータが破壊されると
いうことも起こった。
【００１１】 マイクロアクチュエータの可動子電極
９２Ｂと固定子電極９３Ｂ，９４Ｂが互いに対向する面
の間は例えば２μｍ程度の狭いギャップとなっている。
このような狭いギャップは、両電極に加えられる電圧を
効率的に利用するために必要とされるものである。しか
し、このギャップの間にゴミ等の異物が侵入するとマイ
クロアクチュエータが動作しなくなる。図９に示した従
来のマイクロアクチュエータでは、この異物による動作
不良がたびたび生じた。
９２Ｂと固定子電極９３Ｂ，９４Ｂが互いに対向する面
の間は例えば２μｍ程度の狭いギャップとなっている。
このような狭いギャップは、両電極に加えられる電圧を
効率的に利用するために必要とされるものである。しか
し、このギャップの間にゴミ等の異物が侵入するとマイ
クロアクチュエータが動作しなくなる。図９に示した従
来のマイクロアクチュエータでは、この異物による動作
不良がたびたび生じた。
【００１２】本発明の課題ではないが、参考として以下
に示すような問題もある。すなわち、図９に示した従来
のマイクロアクチュエータは、上記した通り左側の固定
子９４と可動子９２の間に電圧を加えることによって可
動子９２を左向きに動かすことができ、右側の固定子９
３に電圧を加えた場合は可動子９２を右向きに動かすこ
とができる。しかし、この駆動の際に可動子９２がシリ
コン基板１００に対して平行でなく、ある角度をもって
傾いてしまうと、ヘッドもディスクに対して傾くことか
ら情報の読み書きに誤差が生じる。
に示すような問題もある。すなわち、図９に示した従来
のマイクロアクチュエータは、上記した通り左側の固定
子９４と可動子９２の間に電圧を加えることによって可
動子９２を左向きに動かすことができ、右側の固定子９
３に電圧を加えた場合は可動子９２を右向きに動かすこ
とができる。しかし、この駆動の際に可動子９２がシリ
コン基板１００に対して平行でなく、ある角度をもって
傾いてしまうと、ヘッドもディスクに対して傾くことか
ら情報の読み書きに誤差が生じる。
【００１３】本発明は、以上述べた、の従来の問題
点および要望に応えるためになされたもので、その目的
とするところは、耐衝撃性を高めるとともに、安価に製
造することができ、信頼性の優れたマイクロアクチュエ
ータおよびその製造方法を提供することにある。
点および要望に応えるためになされたもので、その目的
とするところは、耐衝撃性を高めるとともに、安価に製
造することができ、信頼性の優れたマイクロアクチュエ
ータおよびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明に係るマイクロアクチュエー
タは、基板上に設けられた固定子、可動子、およびばね
固定台を介して前記可動子を基板上に支持するばねを備
え、前記可動子が基板に平行に動作するマイクロアクチ
ュエータにおいて、前記可動子の上に可動子に機械的に
結合されたステージを設けて可動子の上方を覆うととも
に、前記可動子と前記ばねの周囲を少なくとも固定子あ
るいはばね固定台の一つによって取り囲んだことを特徴
とする。本発明においては、異物が可動子と固定子との
間に侵入することが少なく、可動部またはばねの破損、
アクチュエータの動作不良等が防止される。
に、請求項１に記載の発明に係るマイクロアクチュエー
タは、基板上に設けられた固定子、可動子、およびばね
固定台を介して前記可動子を基板上に支持するばねを備
え、前記可動子が基板に平行に動作するマイクロアクチ
ュエータにおいて、前記可動子の上に可動子に機械的に
結合されたステージを設けて可動子の上方を覆うととも
に、前記可動子と前記ばねの周囲を少なくとも固定子あ
るいはばね固定台の一つによって取り囲んだことを特徴
とする。本発明においては、異物が可動子と固定子との
間に侵入することが少なく、可動部またはばねの破損、
アクチュエータの動作不良等が防止される。
【００１５】また、請求項２に記載の発明に係るマイク
ロアクチュエータは、基板上に設けられた固定子、可動
子、およびばね固定台を介して前記可動子を基板上に支
持するばねを備え、前記可動子が基板に平行に動作する
マイクロアクチュエータにおいて、左右一対の固定子間
に可動子を挟んで対向するように設けられ、前記可動子
の隣り合う２つの櫛歯部間に挿入されるストッパーを備
え、前記２つの櫛歯部は前記ストッパーと対向する面と
は反対側の面に電極がそれぞれ形成されていることを特
徴とする。本発明においては、大きな加速度が可動子に
加えられても可動子とストッパーの衝突によってばねの
変位を制限し、破壊を防ぐことができる。
ロアクチュエータは、基板上に設けられた固定子、可動
子、およびばね固定台を介して前記可動子を基板上に支
持するばねを備え、前記可動子が基板に平行に動作する
マイクロアクチュエータにおいて、左右一対の固定子間
に可動子を挟んで対向するように設けられ、前記可動子
の隣り合う２つの櫛歯部間に挿入されるストッパーを備
え、前記２つの櫛歯部は前記ストッパーと対向する面と
は反対側の面に電極がそれぞれ形成されていることを特
徴とする。本発明においては、大きな加速度が可動子に
加えられても可動子とストッパーの衝突によってばねの
変位を制限し、破壊を防ぐことができる。
【００１６】また、請求項３に記載の発明に係るマイク
ロアクチュエータは、請求項１または２に記載のマイク
ロアクチュエータにおいて、可動子の移動方向と垂直な
可動子の面と対向する固定子あるいはばね固定台の一部
を除いて、この一部の端面にレーザ光を照射することに
よって可動子の変位を検出することを特徴とする。本発
明においては、可動子の変位を検出すことができる。
ロアクチュエータは、請求項１または２に記載のマイク
ロアクチュエータにおいて、可動子の移動方向と垂直な
可動子の面と対向する固定子あるいはばね固定台の一部
を除いて、この一部の端面にレーザ光を照射することに
よって可動子の変位を検出することを特徴とする。本発
明においては、可動子の変位を検出すことができる。
【００１７】また、請求項４に記載の発明に係るマイク
ロアクチュエータの製造方法は、基板上に設けられた固
定子、可動子、およびばね固定台を介して前記可動子を
基板上に支持するばねを備え、前記可動子が基板に平行
に動作するマイクロアクチュエータの製造方法におい
て、前記可動子、前記固定子、前記ばね固定台、前記ば
ねを半導体材料から作製した後、前記可動子の上に金属
メッキによってステージを作製することを特徴とする。
本発明において、ステージは可動子の上に作製され、異
物の侵入を防止する。
ロアクチュエータの製造方法は、基板上に設けられた固
定子、可動子、およびばね固定台を介して前記可動子を
基板上に支持するばねを備え、前記可動子が基板に平行
に動作するマイクロアクチュエータの製造方法におい
て、前記可動子、前記固定子、前記ばね固定台、前記ば
ねを半導体材料から作製した後、前記可動子の上に金属
メッキによってステージを作製することを特徴とする。
本発明において、ステージは可動子の上に作製され、異
物の侵入を防止する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施の
形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明に
係るマイクロアクチュエータの第１の実施の形態を示
し、図１は平面図、図２は固定子と可動子の要部の平面
図、図３は図２のIII −III 線断面図である。これらの
図において、アクチュエータは、半導体基板３０に固定
されている一対の固定子１，２と、半導体基板３０から
分離された可動子３とから構成されている。また、可動
子３は長手方向の両端部が４つのばね４によって支持さ
れている。このばね４は可動子３と同様に半導体基板３
０から分離されており、半導体基板３０に固定されたば
ね固定台５に接続されている。さらに、前記可動子３の
上には、ステージ６が設けられている。
形態に基づいて詳細に説明する。図１〜図３は本発明に
係るマイクロアクチュエータの第１の実施の形態を示
し、図１は平面図、図２は固定子と可動子の要部の平面
図、図３は図２のIII −III 線断面図である。これらの
図において、アクチュエータは、半導体基板３０に固定
されている一対の固定子１，２と、半導体基板３０から
分離された可動子３とから構成されている。また、可動
子３は長手方向の両端部が４つのばね４によって支持さ
れている。このばね４は可動子３と同様に半導体基板３
０から分離されており、半導体基板３０に固定されたば
ね固定台５に接続されている。さらに、前記可動子３の
上には、ステージ６が設けられている。
【００１９】前記固定子１，２は、それぞれ一定ピッチ
で櫛歯状に一体に形成されることにより多数の櫛歯部１
Ａ，２Ａを備え、また各櫛歯部１Ａ，２Ａの一方の側面
には同じく所定のピッチで櫛歯状に形成された多数の固
定子電極１Ｂ，２Ｂを備えている。前記可動子３も前記
固定子１，２の櫛歯部１Ａ，２Ａと同一ピッチで櫛歯状
に形成されることにより多数の櫛歯部３Ａを有し、また
各櫛歯部３Ａの一方の面には前記固定子電極１Ａ，２Ａ
の間にそれぞれ差し込まれる複数の可動子電極３Ｂを備
えている。固定子１，２の櫛歯部１Ａ，２Ａは、可動子
３の櫛歯部３Ａよりも大きな幅を有している。前記固定
子の櫛歯部１Ａ，２Ａは、固定子固定台３１を介してシ
リコン基板３０に接着されているのに対して、可動子電
極３Ｂは櫛歯部３Ａとともにシリコン基板３０から分離
している。このため、可動子電極３Ｂと二つの固定子
１，２の固定子電極１Ｂ，２Ｂとの間に電圧を加える
と、可動子３を図１において右側あるいは左側に駆動さ
せることができる。この場合、図１において左側の固定
子１と可動子３に電圧を印加すると左側に、右側の固定
子２と可動子３に電圧を印加すると右側に移動させるこ
とができる。
で櫛歯状に一体に形成されることにより多数の櫛歯部１
Ａ，２Ａを備え、また各櫛歯部１Ａ，２Ａの一方の側面
には同じく所定のピッチで櫛歯状に形成された多数の固
定子電極１Ｂ，２Ｂを備えている。前記可動子３も前記
固定子１，２の櫛歯部１Ａ，２Ａと同一ピッチで櫛歯状
に形成されることにより多数の櫛歯部３Ａを有し、また
各櫛歯部３Ａの一方の面には前記固定子電極１Ａ，２Ａ
の間にそれぞれ差し込まれる複数の可動子電極３Ｂを備
えている。固定子１，２の櫛歯部１Ａ，２Ａは、可動子
３の櫛歯部３Ａよりも大きな幅を有している。前記固定
子の櫛歯部１Ａ，２Ａは、固定子固定台３１を介してシ
リコン基板３０に接着されているのに対して、可動子電
極３Ｂは櫛歯部３Ａとともにシリコン基板３０から分離
している。このため、可動子電極３Ｂと二つの固定子
１，２の固定子電極１Ｂ，２Ｂとの間に電圧を加える
と、可動子３を図１において右側あるいは左側に駆動さ
せることができる。この場合、図１において左側の固定
子１と可動子３に電圧を印加すると左側に、右側の固定
子２と可動子３に電圧を印加すると右側に移動させるこ
とができる。
【００２０】このような構造のマイクロアクチュエータ
を作製することによって、ステージ６を可動子３の動き
に追随させることが可能となる。可動子３の櫛歯部３Ａ
と電極３Ｂは、例えば幅３μｍ、高さ２０μｍの寸法を
もつシリコン単結晶である。一方、固定子１，２の櫛歯
部１Ａ，２Ａは、幅１０μｍ、高さ２０μｍのシリコン
単結晶である。固定子電極１Ｂ，２Ｂは、例えば可動子
電極３Ｂと同様に幅３μｍ、高さ２０μｍのシリコン単
結晶からなっている。この場合、固定子電極１Ｂ，２Ｂ
は半導体基板１から浮き上がった構造となるが、櫛歯部
１Ａ，２Ａが半導体基板３０に固定されているために、
電圧を印加しても動くことがない。また、ステージ６
は、１．５ｍｍ×２ｍｍ×０．１ｍｍの寸法をもってお
り、銅、ニッケル、等の金属である。
を作製することによって、ステージ６を可動子３の動き
に追随させることが可能となる。可動子３の櫛歯部３Ａ
と電極３Ｂは、例えば幅３μｍ、高さ２０μｍの寸法を
もつシリコン単結晶である。一方、固定子１，２の櫛歯
部１Ａ，２Ａは、幅１０μｍ、高さ２０μｍのシリコン
単結晶である。固定子電極１Ｂ，２Ｂは、例えば可動子
電極３Ｂと同様に幅３μｍ、高さ２０μｍのシリコン単
結晶からなっている。この場合、固定子電極１Ｂ，２Ｂ
は半導体基板１から浮き上がった構造となるが、櫛歯部
１Ａ，２Ａが半導体基板３０に固定されているために、
電圧を印加しても動くことがない。また、ステージ６
は、１．５ｍｍ×２ｍｍ×０．１ｍｍの寸法をもってお
り、銅、ニッケル、等の金属である。
【００２１】ここで本実施の形態においては、外部の物
体との接触によって破壊され易い可動子３およびばね４
を保護するためにこれら両部材の周囲を図１に示すよう
に固定子１，２によって取り囲んでいることを特長とす
る。また、可動子３とばね４の下方および上方を半導体
基板３０とステージ６によって覆っている。その結果と
して、本実施の形態においては、可動子３およびばね４
に外部から物体が直接的に接触することは通常起こらな
い。また、微小な塵埃等の異物の侵入も図９に示した従
来の構造に比べて著しく少なく、可動子３およびばね４
の破壊、マイクロアクチュエータの動作不良等を確実に
防止することができることが確かめられた。
体との接触によって破壊され易い可動子３およびばね４
を保護するためにこれら両部材の周囲を図１に示すよう
に固定子１，２によって取り囲んでいることを特長とす
る。また、可動子３とばね４の下方および上方を半導体
基板３０とステージ６によって覆っている。その結果と
して、本実施の形態においては、可動子３およびばね４
に外部から物体が直接的に接触することは通常起こらな
い。また、微小な塵埃等の異物の侵入も図９に示した従
来の構造に比べて著しく少なく、可動子３およびばね４
の破壊、マイクロアクチュエータの動作不良等を確実に
防止することができることが確かめられた。
【００２２】図４は本発明の参考例を示す平面図であ
る。なお、図中図１と同じ番号は同一の構成要素を示
し、その説明を適宜省略する。この参考例は、可動子３
が傾かないようにしたもので、可動子３を左方へ駆動す
るために用いられる左側の固定子４１を、全体の左側に
位置する第１固定子４１ａと、右側に位置する２つの第
２固定子４１ｂ，４１ｃとで構成し、同様に右方へ駆動
するために用いられる右側の固定子４２も右側に位置す
る第１固定子４２ａと、左側に位置する２つの第２固定
子４２ｂ，４２ｃとで構成している。前記第１固定子４
１ａは、ロ字状に形成されて可動子３の左半部を取り囲
み、その内側に可動子３の左端部を支持する２つのばね
４、そのばね固定台５および前記第２固定子４２ｂ，４
２ｃが配置されている。第２固定子４２ｂと４２ｃは、
可動子３の両側に対称的に設けられている。前記第１固
定子４２ａは、前記第１固定子４１ａと同様にロ字状に
形成されて可動子３の右半部を取り囲み、その内側に可
動子３の右端部を支持する２つのばね４、そのばね固定
台５および第２固定子４１ｂ，４１ｃが配置されてい
る。第２固定子４１ｂと４１ｃは、可動子３の両側に対
称的に設けられている。その他の構成は上記した実施の
形態と同じである。
る。なお、図中図１と同じ番号は同一の構成要素を示
し、その説明を適宜省略する。この参考例は、可動子３
が傾かないようにしたもので、可動子３を左方へ駆動す
るために用いられる左側の固定子４１を、全体の左側に
位置する第１固定子４１ａと、右側に位置する２つの第
２固定子４１ｂ，４１ｃとで構成し、同様に右方へ駆動
するために用いられる右側の固定子４２も右側に位置す
る第１固定子４２ａと、左側に位置する２つの第２固定
子４２ｂ，４２ｃとで構成している。前記第１固定子４
１ａは、ロ字状に形成されて可動子３の左半部を取り囲
み、その内側に可動子３の左端部を支持する２つのばね
４、そのばね固定台５および前記第２固定子４２ｂ，４
２ｃが配置されている。第２固定子４２ｂと４２ｃは、
可動子３の両側に対称的に設けられている。前記第１固
定子４２ａは、前記第１固定子４１ａと同様にロ字状に
形成されて可動子３の右半部を取り囲み、その内側に可
動子３の右端部を支持する２つのばね４、そのばね固定
台５および第２固定子４１ｂ，４１ｃが配置されてい
る。第２固定子４１ｂと４１ｃは、可動子３の両側に対
称的に設けられている。その他の構成は上記した実施の
形態と同じである。
【００２３】このような構造においては、図１に示した
実施の形態に比べて以下に列記するような特長をもって
いる。 １）図１に示した構造では、可動子３を左右方向に駆動
させるときには、可動子３の左半分（左側の固定子１と
可動子３に電圧を加える場合）、あるいは可動子３の右
半分（右側の固定子２と可動子３に電圧を印加する場
合）にのみ静電気力が働くのみである。しかし、図２お
よび図３に示した櫛歯状の電極構造に電圧を加えるとき
には、可動子３を半導体基板３０に対して水平に動かす
力の他に、可動子３に半導体基板３０に対して垂直方向
の力が働くことが知られている。これは、可動子３の上
下方向の構造が対称的でないために、電気力線の対称性
が上下方向に対して破れているためである。この垂直方
向の力が左右のいずれか一方にのみ働く構造であるため
に、図１に示した構造では、可動子３が半導体基板３０
に対して傾くという現象が生じる。
実施の形態に比べて以下に列記するような特長をもって
いる。 １）図１に示した構造では、可動子３を左右方向に駆動
させるときには、可動子３の左半分（左側の固定子１と
可動子３に電圧を加える場合）、あるいは可動子３の右
半分（右側の固定子２と可動子３に電圧を印加する場
合）にのみ静電気力が働くのみである。しかし、図２お
よび図３に示した櫛歯状の電極構造に電圧を加えるとき
には、可動子３を半導体基板３０に対して水平に動かす
力の他に、可動子３に半導体基板３０に対して垂直方向
の力が働くことが知られている。これは、可動子３の上
下方向の構造が対称的でないために、電気力線の対称性
が上下方向に対して破れているためである。この垂直方
向の力が左右のいずれか一方にのみ働く構造であるため
に、図１に示した構造では、可動子３が半導体基板３０
に対して傾くという現象が生じる。
【００２４】これに対して、図４に示した構造では、可
動子３を左方へ移動させるために、３つの固定子、すな
わち第１固定子４１ａと、２つの第２固定子４１ｂ，４
１ｃに電圧を同時に加えることができる。この場合、第
１固定子４１ａは可動子３の左側半分に位置しており、
第２固定子４１ｂ，４１ｃは右側半分に位置している。
第２固定子４１ｂ，４１ｃに印加する電圧は、第１固定
子４１ａに印加する電圧と異なるように調節することが
可能である。このようにすることによって、可動子３に
働く基板に垂直な方向の力を可動子３の左右でバランス
をとることができ、この結果、可動子３が半導体基板３
０に対して傾くことを著しく小さく抑えることができ
る。なお、右方へ移動させる場合も第１固定子４２ａと
第２固定子４２ｂ，４２ｃに電圧を印加することで同様
に可動子３の垂直方向の傾きを抑えることができる。
動子３を左方へ移動させるために、３つの固定子、すな
わち第１固定子４１ａと、２つの第２固定子４１ｂ，４
１ｃに電圧を同時に加えることができる。この場合、第
１固定子４１ａは可動子３の左側半分に位置しており、
第２固定子４１ｂ，４１ｃは右側半分に位置している。
第２固定子４１ｂ，４１ｃに印加する電圧は、第１固定
子４１ａに印加する電圧と異なるように調節することが
可能である。このようにすることによって、可動子３に
働く基板に垂直な方向の力を可動子３の左右でバランス
をとることができ、この結果、可動子３が半導体基板３
０に対して傾くことを著しく小さく抑えることができ
る。なお、右方へ移動させる場合も第１固定子４２ａと
第２固定子４２ｂ，４２ｃに電圧を印加することで同様
に可動子３の垂直方向の傾きを抑えることができる。
【００２５】２）また、各固定子４１，４２がそれぞれ
３つに分離されていることから、例えば第１固定子４１
ａ，４２ａを駆動用の電圧を加える電極にして、一方、
第２固定子４１ｂ，４１ｃと４２ｂ，４２ｃを可動子３
との間の静電容量を検出する電極として用いることも可
能である。このような構成とすることによって、可動子
３の変位量を瞬時に計測しながら、アクチュエータに加
える電圧を制御するというフィードバック制御方式を実
現することが可能となった。この結果、アクチュエータ
の位置制御が飛躍的に正確となった。
３つに分離されていることから、例えば第１固定子４１
ａ，４２ａを駆動用の電圧を加える電極にして、一方、
第２固定子４１ｂ，４１ｃと４２ｂ，４２ｃを可動子３
との間の静電容量を検出する電極として用いることも可
能である。このような構成とすることによって、可動子
３の変位量を瞬時に計測しながら、アクチュエータに加
える電圧を制御するというフィードバック制御方式を実
現することが可能となった。この結果、アクチュエータ
の位置制御が飛躍的に正確となった。
【００２６】３）さらに、図４に示す構造では、第２固
定子４１ｂと４１ｃあるいは、４２ｂと４２ｃが可動子
３の移動方向の両側で分離された構造となっている。こ
のため、これらにそれぞれに独立した電圧を加えること
が可能である。これは、例えばばね４を作製する際に生
じたばらつきによって可動子３がすこし移動方向に平行
な向きから傾いた方向に全体の力のバランスがなされて
いるような場合に、第２固定子４１ｂおよび４１ｃある
いは４２ｂおよび４２ｃにこのバランスの乱れを補償す
るように異なる電圧を加えることによって調整を行うこ
とに利用できる。この結果、可動子３が常に本来的に期
待される方向に平行に移動できるようになった。
定子４１ｂと４１ｃあるいは、４２ｂと４２ｃが可動子
３の移動方向の両側で分離された構造となっている。こ
のため、これらにそれぞれに独立した電圧を加えること
が可能である。これは、例えばばね４を作製する際に生
じたばらつきによって可動子３がすこし移動方向に平行
な向きから傾いた方向に全体の力のバランスがなされて
いるような場合に、第２固定子４１ｂおよび４１ｃある
いは４２ｂおよび４２ｃにこのバランスの乱れを補償す
るように異なる電圧を加えることによって調整を行うこ
とに利用できる。この結果、可動子３が常に本来的に期
待される方向に平行に移動できるようになった。
【００２７】ここで、参考例では、各固定子４１，４２
をそれぞれ三つに分割した例を示したが、この分割数に
限られることはない。また、可動子３の変位を検出する
静電容量のための電極は電圧を加える駆動用の電極と分
離する必要もなく、例えば時間的に分割して切替るとい
う方法を用いると、一つの固定子で両方の機能を持たせ
ることが可能である。
をそれぞれ三つに分割した例を示したが、この分割数に
限られることはない。また、可動子３の変位を検出する
静電容量のための電極は電圧を加える駆動用の電極と分
離する必要もなく、例えば時間的に分割して切替るとい
う方法を用いると、一つの固定子で両方の機能を持たせ
ることが可能である。
【００２８】図５は、本発明の第２の実施の形態を示す
平面図である。図１と同じ番号は同一の構成要素を示す
ものである。この実施の形態においては、図１の実施の
形態に比べて各固定子５１，５２をそれぞれ可動子３を
挟んで対向するように個々独立に設けた２つの固定子５
１ａと５１ｂ、５２ａと５２ｂとで構成し、可動子３の
移動方向の両側面において固定子５１ａと５１ｂ、５２
ａと５２ｂ間に設けた２つの隙間５４ａ，５４ｂのう
ち、右側の隙間５４ｂに対応してレーザ５５とフォトダ
イオード５６を設けている。この構造を利用すると、レ
ーザ５５から照射されたレーザ光を可動子３の側面によ
って反射させ、この反射光をフォトダイオード５６によ
って受光することができる。このようにすることによっ
て、可動子３の変位を光計測技術を利用して計測するこ
とが可能となる。その他の構成は図１に示した構造と同
一である。
平面図である。図１と同じ番号は同一の構成要素を示す
ものである。この実施の形態においては、図１の実施の
形態に比べて各固定子５１，５２をそれぞれ可動子３を
挟んで対向するように個々独立に設けた２つの固定子５
１ａと５１ｂ、５２ａと５２ｂとで構成し、可動子３の
移動方向の両側面において固定子５１ａと５１ｂ、５２
ａと５２ｂ間に設けた２つの隙間５４ａ，５４ｂのう
ち、右側の隙間５４ｂに対応してレーザ５５とフォトダ
イオード５６を設けている。この構造を利用すると、レ
ーザ５５から照射されたレーザ光を可動子３の側面によ
って反射させ、この反射光をフォトダイオード５６によ
って受光することができる。このようにすることによっ
て、可動子３の変位を光計測技術を利用して計測するこ
とが可能となる。その他の構成は図１に示した構造と同
一である。
【００２９】本発明のマイクロアクチュエータは磁気ヘ
ッド等の微小な駆動に用いることを目的としている。こ
の目的には、１０ｎｍ以下の分解能をもった制御を実現
することが必要である。先に述べたように可動子３の変
位は静電容量によっても計測することが可能であるが、
半導体基板の大きな寄生容量の存在等のためにこのよう
な微小な変位を計測することは容易なことではない。し
かし、ここで述べたようにレーザ光を利用するとこのよ
うな寄生容量等の問題もなく、１ｎｍ以下の精度をもっ
て容易に変位を計測することが可能である。なお、レー
ザ５５およびフォトダイオード５６は、マイクロアクチ
ュエータが作製される半導体基板の上に集積してもよい
し、あるいは個別の部品を適当な場所に配置するという
ハイブリッド方式を用いてもいずれでも本発明の効果を
得ることができる。
ッド等の微小な駆動に用いることを目的としている。こ
の目的には、１０ｎｍ以下の分解能をもった制御を実現
することが必要である。先に述べたように可動子３の変
位は静電容量によっても計測することが可能であるが、
半導体基板の大きな寄生容量の存在等のためにこのよう
な微小な変位を計測することは容易なことではない。し
かし、ここで述べたようにレーザ光を利用するとこのよ
うな寄生容量等の問題もなく、１ｎｍ以下の精度をもっ
て容易に変位を計測することが可能である。なお、レー
ザ５５およびフォトダイオード５６は、マイクロアクチ
ュエータが作製される半導体基板の上に集積してもよい
し、あるいは個別の部品を適当な場所に配置するという
ハイブリッド方式を用いてもいずれでも本発明の効果を
得ることができる。
【００３０】図６は、本発明の第３の実施の形態を示す
断面図である。図１と同じ番号は同一の構成要素を示す
ものである。この実施の形態においては、左右の固定子
１，２の間に２つのストッパー６１を対向させて設けて
いる。このストッパー６１は、可動子３の櫛歯部３Ａ間
に差し込まれる突起６１ａを一体に備えており、半導体
基板に固定されている。また、ストッパー６１は、可動
子３の櫛歯部３Ａと対向する距離が、固定子１，２の櫛
歯部１Ａ，２Ｂと櫛歯部３Ａとの間の距離（例えば２μ
ｍ）に比べて小さく設定されている（例えば１μｍ）。
このため、可動子３に外部から外力が働いたときでも、
可動子３とストッパー６１が衝突することによって可動
子３と固定子１，２が直接衝突するのを防止することが
できる。また、駆動時の固定子１，２と可動子３の電気
的な短絡を防ぐことができる。さらに、ばね４が外部か
らの力によって大きく変位して破壊されることも防ぐこ
とができる。このストッパー６１は、可動子３あるいは
ばね４の変位を制限する働きがあることから、加速度の
ような物体が直接接触しない場合に生じる力においても
破壊を防止する機能をもっていることが大きな特長であ
る。ストッパー６１の位置は図６に示した場所に限られ
ることなく、マイクロアクチュエータの全体の設計に応
じて適宜適当な場所に配置することができることは言う
までもない。
断面図である。図１と同じ番号は同一の構成要素を示す
ものである。この実施の形態においては、左右の固定子
１，２の間に２つのストッパー６１を対向させて設けて
いる。このストッパー６１は、可動子３の櫛歯部３Ａ間
に差し込まれる突起６１ａを一体に備えており、半導体
基板に固定されている。また、ストッパー６１は、可動
子３の櫛歯部３Ａと対向する距離が、固定子１，２の櫛
歯部１Ａ，２Ｂと櫛歯部３Ａとの間の距離（例えば２μ
ｍ）に比べて小さく設定されている（例えば１μｍ）。
このため、可動子３に外部から外力が働いたときでも、
可動子３とストッパー６１が衝突することによって可動
子３と固定子１，２が直接衝突するのを防止することが
できる。また、駆動時の固定子１，２と可動子３の電気
的な短絡を防ぐことができる。さらに、ばね４が外部か
らの力によって大きく変位して破壊されることも防ぐこ
とができる。このストッパー６１は、可動子３あるいは
ばね４の変位を制限する働きがあることから、加速度の
ような物体が直接接触しない場合に生じる力においても
破壊を防止する機能をもっていることが大きな特長であ
る。ストッパー６１の位置は図６に示した場所に限られ
ることなく、マイクロアクチュエータの全体の設計に応
じて適宜適当な場所に配置することができることは言う
までもない。
【００３１】図７は本発明の他の参考例を示す断面図で
ある。図３と同じ番号は同一の構成要素を示すものであ
る。この実施の形態においては、可動子３の櫛歯部３Ａ
に対応して半導体基板３０の上面に下側制御電極７１を
設けている。可動子電極３Ｂは、半導体基板３０方向に
変位しないように通常半導体基板３０と同電位となるよ
うにして用いられる。しかし、先に述べたように固定子
１，２の配置が対称的でないために静電気力のバランス
が崩れて可動子３が半導体基板３０に対して傾いたり、
あるいはスライダーが磁気ディスク面に浮上する状態の
場合に生じる流体の力のために半導体基板３０に垂直方
向の変位が生じることが起こる。
ある。図３と同じ番号は同一の構成要素を示すものであ
る。この実施の形態においては、可動子３の櫛歯部３Ａ
に対応して半導体基板３０の上面に下側制御電極７１を
設けている。可動子電極３Ｂは、半導体基板３０方向に
変位しないように通常半導体基板３０と同電位となるよ
うにして用いられる。しかし、先に述べたように固定子
１，２の配置が対称的でないために静電気力のバランス
が崩れて可動子３が半導体基板３０に対して傾いたり、
あるいはスライダーが磁気ディスク面に浮上する状態の
場合に生じる流体の力のために半導体基板３０に垂直方
向の変位が生じることが起こる。
【００３２】このような問題を解決するために、本参考
例では、可動子櫛歯部３Ａと下側制御電極７１間に電圧
を加えるようにしている。下側制御電極７１は、可動子
３の移動する範囲を含むように櫛歯部３Ａおよび可動子
電極３Ｂより少し広い領域か、あるいは櫛歯部３Ａおよ
び可動子電極３Ｂが常に位置する下側の狭い領域に設定
することができる。
例では、可動子櫛歯部３Ａと下側制御電極７１間に電圧
を加えるようにしている。下側制御電極７１は、可動子
３の移動する範囲を含むように櫛歯部３Ａおよび可動子
電極３Ｂより少し広い領域か、あるいは櫛歯部３Ａおよ
び可動子電極３Ｂが常に位置する下側の狭い領域に設定
することができる。
【００３３】この場合、下側制御電極７１は、上記目的
を実現するために一つである必要はなく、複数の領域に
設けることが可能である。複数の領域にそれぞれ分離し
て設け、各制御電極に電圧を加えるようにするには、例
えば半導体基板３０の不純物と異なる不純物を拡散する
ことによって制御電極７１を作製する方法がある。この
拡散以外にも、半導体基板３０の上に電極となる材料を
堆積する等の方法によっても本発明の効果が得られる。
を実現するために一つである必要はなく、複数の領域に
設けることが可能である。複数の領域にそれぞれ分離し
て設け、各制御電極に電圧を加えるようにするには、例
えば半導体基板３０の不純物と異なる不純物を拡散する
ことによって制御電極７１を作製する方法がある。この
拡散以外にも、半導体基板３０の上に電極となる材料を
堆積する等の方法によっても本発明の効果が得られる。
【００３４】可動子３を半導体基板３０に対して垂直な
方向に変位させることは、磁気ディスクでは特に役立
つ。これは、スライダーが磁気ディスクの上に浮上した
構造をもつからであり、この浮上量の制御に役立てるこ
とが可能である。例えば、磁気ディスクでは通常ディス
クの回転速度が一定であるために、ディスクの外周部で
は流体の速度が速く、可動子３に大きな垂直方向の力が
加わる。しかし、ディスクの内周にいくにしたがって流
体の速度が減少するために可動子３に働く垂直方向の力
が減少する。本実施の形態においては、磁気ディスクの
位置に拘わらず可動子３の垂直方向の変位を一定に保つ
ことが可能である。この目的のために、磁気ディスクの
外周部にあるときには可動子３と制御電極７１の間に小
さな電圧を加えておき、磁気ディスクの内周に近づくに
したがって両部材の間に加える電圧を増加させることに
よって、流体の力の変化を補償することが可能である。
方向に変位させることは、磁気ディスクでは特に役立
つ。これは、スライダーが磁気ディスクの上に浮上した
構造をもつからであり、この浮上量の制御に役立てるこ
とが可能である。例えば、磁気ディスクでは通常ディス
クの回転速度が一定であるために、ディスクの外周部で
は流体の速度が速く、可動子３に大きな垂直方向の力が
加わる。しかし、ディスクの内周にいくにしたがって流
体の速度が減少するために可動子３に働く垂直方向の力
が減少する。本実施の形態においては、磁気ディスクの
位置に拘わらず可動子３の垂直方向の変位を一定に保つ
ことが可能である。この目的のために、磁気ディスクの
外周部にあるときには可動子３と制御電極７１の間に小
さな電圧を加えておき、磁気ディスクの内周に近づくに
したがって両部材の間に加える電圧を増加させることに
よって、流体の力の変化を補償することが可能である。
【００３５】図８（ａ）〜（ｆ）は図１に示した実施の
形態におけるマイクロアクチュエータの製造方法を説明
するための図である。先ず、例えば５００μｍの厚さの
半導体基板８０の上に２μｍの絶縁膜８１および２０μ
ｍの厚さのシリコン８２からなるＳＯＩウェハを利用し
てプロセスを開始する。シリコン８２上に例えばボロン
の拡散層８３を作製し、さらにその上に３μｍの酸化膜
８４および０．３μｍの窒化膜８５を堆積し、フォトリ
ソグラフィーを用いて窒化膜をパターニングする（同図
（ａ））。
形態におけるマイクロアクチュエータの製造方法を説明
するための図である。先ず、例えば５００μｍの厚さの
半導体基板８０の上に２μｍの絶縁膜８１および２０μ
ｍの厚さのシリコン８２からなるＳＯＩウェハを利用し
てプロセスを開始する。シリコン８２上に例えばボロン
の拡散層８３を作製し、さらにその上に３μｍの酸化膜
８４および０．３μｍの窒化膜８５を堆積し、フォトリ
ソグラフィーを用いて窒化膜をパターニングする（同図
（ａ））。
【００３６】さらに、この上に３μｍの酸化膜８６を堆
積してパターニングを行う（同図（ｂ））。そして、こ
の酸化膜８６および８４をマスクとして拡散層８３およ
びシリコン８２を塩素ガスを用いたプラズマエッチング
装置によってエッチングする（同図（ｃ））。
積してパターニングを行う（同図（ｂ））。そして、こ
の酸化膜８６および８４をマスクとして拡散層８３およ
びシリコン８２を塩素ガスを用いたプラズマエッチング
装置によってエッチングする（同図（ｃ））。
【００３７】続いて、フッ酸の中にウェハを入れること
によって、酸化膜８６を除去する。また、このとき、窒
化膜８５がマスクとなって、可動子櫛歯部３Ａおよび電
極３Ｂとなる部分の領域のみに酸化膜８４のパターンが
同図（ｄ）に示すように残される。続いて、２２μｍの
レジストを塗布してパターニング８７を行う。さらに、
この上に例えばチタンと白金からなるシード層８８を作
製する。
によって、酸化膜８６を除去する。また、このとき、窒
化膜８５がマスクとなって、可動子櫛歯部３Ａおよび電
極３Ｂとなる部分の領域のみに酸化膜８４のパターンが
同図（ｄ）に示すように残される。続いて、２２μｍの
レジストを塗布してパターニング８７を行う。さらに、
この上に例えばチタンと白金からなるシード層８８を作
製する。
【００３８】続いて、厚さ１２μｍのレジストを塗布し
てパターニングを行い（図示せず）、例えば銅のメッキ
を行う。そして、ウェハをアセトンの中に入れることに
よってレジストを除去する（同図（ｅ））。最後に、可
動子櫛歯部３Ａおよび電極３Ｂの下側の酸化膜８４をフ
ッ酸を用いて除去する。このとき、固定子２となる部分
の下側には酸化膜８０１が残されている（同図
（ｆ））。
てパターニングを行い（図示せず）、例えば銅のメッキ
を行う。そして、ウェハをアセトンの中に入れることに
よってレジストを除去する（同図（ｅ））。最後に、可
動子櫛歯部３Ａおよび電極３Ｂの下側の酸化膜８４をフ
ッ酸を用いて除去する。このとき、固定子２となる部分
の下側には酸化膜８０１が残されている（同図
（ｆ））。
【００３９】フッ酸を多量の水によって洗い流した後、
試料をフリーズドドライ装置を利用して可動子電極が半
導体基板８０に付着しないように注意して乾燥させ、も
ってマイクロアクチュエータが完成する。
試料をフリーズドドライ装置を利用して可動子電極が半
導体基板８０に付着しないように注意して乾燥させ、も
ってマイクロアクチュエータが完成する。
【００４０】
【発明の効果】以上述べたように本発明に係るマイクロ
アクチュエータおよびその製造方法によれば、以下の効
果が得られる。 １）マイクロアクチュエータの破壊が起こり難い。これ
は、ゴミ等の微細な異物の侵入を防止する構造を採用し
たことによる。具体的には、可動子とばねの周囲を固定
子または固定子とばね、もしくは固定子、ばね、ステー
ジおよび半導体基板によって取り囲むことによって達成
することができる。この結果、従来よりも１００００倍
も長い時間にわたってアクチュエータを安定的に駆動さ
せることが可能となった。 ２）また、マイクロアクチュエータの作製中に起こるマ
イクロアクチュエータの破壊が著しく減少した。この結
果、デバイスの歩留まりが著しく高くなった。 ３）さらに、本発明によれば、図９に示した従来の構造
よりもマイクロアクチュエータの全体を高密度に配置す
ることができる。このため、一つのウェハからとれるア
クチュエータの数が約２倍となり、上記（２）の効果に
含めて製造コストを従来のものに比べて約１／１０に低
減することができた。
アクチュエータおよびその製造方法によれば、以下の効
果が得られる。 １）マイクロアクチュエータの破壊が起こり難い。これ
は、ゴミ等の微細な異物の侵入を防止する構造を採用し
たことによる。具体的には、可動子とばねの周囲を固定
子または固定子とばね、もしくは固定子、ばね、ステー
ジおよび半導体基板によって取り囲むことによって達成
することができる。この結果、従来よりも１００００倍
も長い時間にわたってアクチュエータを安定的に駆動さ
せることが可能となった。 ２）また、マイクロアクチュエータの作製中に起こるマ
イクロアクチュエータの破壊が著しく減少した。この結
果、デバイスの歩留まりが著しく高くなった。 ３）さらに、本発明によれば、図９に示した従来の構造
よりもマイクロアクチュエータの全体を高密度に配置す
ることができる。このため、一つのウェハからとれるア
クチュエータの数が約２倍となり、上記（２）の効果に
含めて製造コストを従来のものに比べて約１／１０に低
減することができた。
【図１】 図１は本発明に係るマイクロアクチュエータ
の第１の実施の形態を示す平面図である。
の第１の実施の形態を示す平面図である。
【図２】 固定子と可動子の要部の拡大図である。
【図３】 図２のIII −III 線断面図である。
【図４】 本発明の参考例を示す平面図である。
【図５】 本発明の第２の実施の形態を示す平面図であ
る。
る。
【図６】 本発明の第３の実施の形態を示す平面図であ
る。
る。
【図７】 本発明の他の参考例を示す断面図である。
【図８】 （ａ）〜（ｆ）は本発明の製造方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図９】 従来のマイクロアクチュエータの平面図であ
る。
る。
【図１０】 図９のＡ部を拡大して示す平面図である。
【図１１】 図１０のＡ−Ａ’線断面図である。
１，２…固定子、１Ａ，２Ａ…櫛歯部、１Ｂ，２Ｂ…固
定子電極、３…可動子、３Ａ…櫛歯部、３Ｂ…可動子電
極、４…ばね、５…ばね固定台、６…ステージ、３０…
半導体基板、４１…固定子、４１ａ…第１固定子、４１
ｂ，４１ｃ…第２固定子、４２…固定子、４２ａ…第１
固定子、４２ｂ，４２ｃ…第２固定子、５１ａ，５１ｂ
…固定子、５２ａ，５２ｂ…固定子、５５…レーザ、５
６…フォトダイオード、６１…ストッパー、７１…下側
制御電極、８０…半導体基板、８２…シリコン、８３，
８４，８６…酸化膜、８１…絶縁膜、８５…窒化膜パタ
ーン、８７…レジストパターン、８８…シード層、８９
…ステージパターン、８０１…固定子固定酸化膜、９０
…ばね固定台、９１…ばね、９２…可動子、９３…右側
固定子、９４…左側固定子。
定子電極、３…可動子、３Ａ…櫛歯部、３Ｂ…可動子電
極、４…ばね、５…ばね固定台、６…ステージ、３０…
半導体基板、４１…固定子、４１ａ…第１固定子、４１
ｂ，４１ｃ…第２固定子、４２…固定子、４２ａ…第１
固定子、４２ｂ，４２ｃ…第２固定子、５１ａ，５１ｂ
…固定子、５２ａ，５２ｂ…固定子、５５…レーザ、５
６…フォトダイオード、６１…ストッパー、７１…下側
制御電極、８０…半導体基板、８２…シリコン、８３，
８４，８６…酸化膜、８１…絶縁膜、８５…窒化膜パタ
ーン、８７…レジストパターン、８８…シード層、８９
…ステージパターン、８０１…固定子固定酸化膜、９０
…ばね固定台、９１…ばね、９２…可動子、９３…右側
固定子、９４…左側固定子。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 1/00
Claims (4)
- 【請求項１】 基板上に設けられた固定子、可動子、お
よびばね固定台を介して前記可動子を基板上に支持する
ばねを備え、前記可動子が基板に平行に動作するマイク
ロアクチュエータにおいて、 前記可動子の上にステージを設けて可動子の上方を覆う
とともに、前記可動子と前記ばねの周囲を少なくとも固
定子あるいはばね固定台の一つによって取り囲んだこと
を特徴とするマイクロアクチュエータ。 - 【請求項２】 基板上に設けられた固定子、可動子、お
よびばね固定台を介して前記可動子を基板上に支持する
ばねを備え、前記可動子が基板に平行に動作するマイク
ロアクチュエータにおいて、 左右一対の固定子間に可動子を挟んで対向するように設
けられ、前記可動子の隣り合う２つの櫛歯部間に挿入さ
れるストッパーを備え、前記２つの櫛歯部は前記ストッ
パーと対向する面とは反対側の面に電極がそれぞれ形成
されていることを特徴とするマイクロアクチュエータ。 - 【請求項３】 請求項１または２に記載のマイクロアク
チュエータにおいて、可動子の移動方向と垂直な側面に レーザ光を照射するこ
とによって可動子の変位を検出することを特徴とするマ
イクロアクチュエータ。 - 【請求項４】 基板上に設けられた固定子、可動子、お
よびばね固定台を介して前記可動子を基板上に支持する
ばねを備え、前記可動子が基板に平行に動作するマイク
ロアクチュエータにおいて、 前記可動子、前記固定子、前記ばね固定台、前記ばねを
半導体材料から作製した後、前記可動子の上に金属メッ
キによってステージを作製することを特徴とするマイク
ロアクチュエータの製造方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9133617A JP3050164B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | マイクロアクチュエータおよびその製造方法 |
| US09/082,151 US6178069B1 (en) | 1997-05-23 | 1998-05-21 | Microactuator and method of manufacturing the same |
| KR1019980018443A KR100271079B1 (ko) | 1997-05-23 | 1998-05-22 | 마이크로엑츄에이터와 그의 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9133617A JP3050164B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | マイクロアクチュエータおよびその製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11824599A Division JP3391295B2 (ja) | 1999-04-26 | 1999-04-26 | マイクロアクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10327588A JPH10327588A (ja) | 1998-12-08 |
| JP3050164B2 true JP3050164B2 (ja) | 2000-06-12 |
Family
ID=15109015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9133617A Expired - Fee Related JP3050164B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | マイクロアクチュエータおよびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6178069B1 (ja) |
| JP (1) | JP3050164B2 (ja) |
| KR (1) | KR100271079B1 (ja) |
Families Citing this family (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3055527B2 (ja) * | 1998-05-25 | 2000-06-26 | 日本電気株式会社 | マイクロアクチュエータとその製造方法 |
| JP3003670B2 (ja) | 1998-05-25 | 2000-01-31 | 日本電気株式会社 | マイクロアクチュエータとその製造方法 |
| EP1181601A4 (en) * | 1998-12-15 | 2006-11-08 | Seagate Technology Llc | MICRO-SWITCH WITH ROTARY ELECTROSTATIC MICROACTIONER |
| US6351354B1 (en) * | 1999-05-07 | 2002-02-26 | Seagate Technology Llc | Head to flexure interconnection for disc drive microactuator |
| US6359757B1 (en) * | 1999-06-02 | 2002-03-19 | Maxtor Corporation | Electrostatic actuator |
| US6507463B1 (en) * | 1999-06-11 | 2003-01-14 | Seagate Technology, Inc. | Micro disc drive employing arm level microactuator |
| KR100636104B1 (ko) * | 1999-10-21 | 2006-10-19 | 삼성전자주식회사 | 마이크로 액츄에이터 및 이를 채용한 디스크 드라이브의 헤드 서스펜션 조립체 및 그 제조방법 |
| KR100474835B1 (ko) * | 2000-07-18 | 2005-03-08 | 삼성전자주식회사 | 다축 구동을 위한 싱글스테이지 마이크로구동기 |
| JP4722333B2 (ja) * | 2001-07-02 | 2011-07-13 | 富士通株式会社 | 静電アクチュエータおよびその製造方法 |
| KR100454460B1 (ko) * | 2002-04-09 | 2004-10-28 | 한국전자통신연구원 | 유체 제어용 마이크로 구동장치 및 이를 이용한 마이크로유체 제어장치 |
| DE60223136D1 (de) * | 2002-06-20 | 2007-12-06 | St Microelectronics Srl | Mikroelektromechanisches Bauelement, insbesondere Mikroaktor für Festplatteneinheiten, und Verfahren zu dessen Herstellung |
| KR100630029B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2006-09-27 | 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 | 변위 검출 기능을 구비한 마이크로 액츄에이터, 및 당해마이크로 액츄에이터를 구비한 가변형 미러 |
| CN100405122C (zh) * | 2002-11-06 | 2008-07-23 | 松下电器产业株式会社 | 带有位移检测功能的微执行器 |
| US20040125511A1 (en) * | 2002-12-26 | 2004-07-01 | Kr Precision Public Company Limited | Method and apparatus for fine tuning read/write head on hard disk drive and integrated fabrication process |
| GB2412233B (en) * | 2004-03-15 | 2008-09-17 | Salah A Al-Chalabi | Electrostatic micro-actuator |
| US7248443B2 (en) | 2004-11-10 | 2007-07-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method and apparatus for a MEMS micro-actuator assembly in a hard disk drive |
| KR100644798B1 (ko) * | 2005-07-14 | 2006-11-14 | 전자부품연구원 | 저전력 탐침형 정보저장장치용 구동기 |
| US8553368B2 (en) * | 2007-11-19 | 2013-10-08 | HGST Netherlands B.V. | High aspect ratio motion limiter of a microactuator and method for fabrication |
| DE102009001381A1 (de) * | 2009-03-06 | 2010-09-09 | Robert Bosch Gmbh | Antriebselement und Verfahren zum Betrieb eines Antriebselements |
| US8593016B2 (en) * | 2010-12-03 | 2013-11-26 | Sri International | Levitated micro-manipulator system |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04368479A (ja) | 1991-06-17 | 1992-12-21 | Ricoh Co Ltd | 静電アクチュエータ |
| JP3052469B2 (ja) | 1991-09-12 | 2000-06-12 | 富士電機株式会社 | 静電アクチュエータ |
| JPH07322649A (ja) | 1994-05-24 | 1995-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マイクロアクチュエータ装置及びその製造方法 |
| US5751683A (en) * | 1995-07-24 | 1998-05-12 | General Nanotechnology, L.L.C. | Nanometer scale data storage device and associated positioning system |
| JPH08116686A (ja) | 1994-10-18 | 1996-05-07 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 静電式リニアアクチュエータ |
| JPH08180623A (ja) * | 1994-12-22 | 1996-07-12 | Hitachi Ltd | 磁気ディスク装置 |
| US5834864A (en) * | 1995-09-13 | 1998-11-10 | Hewlett Packard Company | Magnetic micro-mover |
| JPH09113534A (ja) | 1995-10-23 | 1997-05-02 | Yoshinobu Matsumoto | 加速度センサー |
| JP3576677B2 (ja) * | 1996-01-19 | 2004-10-13 | キヤノン株式会社 | 静電アクチュエータ及び、該アクチュエータを用いたプローブ、走査型プローブ顕微鏡、加工装置、記録再生装置 |
| JPH09294383A (ja) * | 1996-04-26 | 1997-11-11 | Hitachi Ltd | アクチュエータの駆動方式 |
| US5959808A (en) * | 1997-12-30 | 1999-09-28 | International Business Machines Corporation | Shielded electrostatic microactuators for magnetic-head positioning such devices |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP9133617A patent/JP3050164B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-21 US US09/082,151 patent/US6178069B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-05-22 KR KR1019980018443A patent/KR100271079B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR100271079B1 (ko) | 2000-11-01 |
| KR19980087275A (ko) | 1998-12-05 |
| JPH10327588A (ja) | 1998-12-08 |
| US6178069B1 (en) | 2001-01-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3050164B2 (ja) | マイクロアクチュエータおよびその製造方法 | |
| JP4880735B2 (ja) | ミラー装置、ミラーアレイおよび光スイッチ | |
| US6594057B1 (en) | Micromachined device with stretchable restoring force member | |
| US6557414B2 (en) | Inertia sensor and method of fabricating the same | |
| US20070290282A1 (en) | Bonded chip assembly with a micro-mover for microelectromechanical systems | |
| US6445484B1 (en) | Torsional rocker | |
| JP3050163B2 (ja) | マイクロアクチュエータおよびその製造方法 | |
| JP2001194153A (ja) | 角速度センサ、加速度センサおよび製造方法 | |
| JP3290569B2 (ja) | 薄膜磁気ヘッドスライダ | |
| JP3946255B2 (ja) | 加速度計の星形リード | |
| JP3391295B2 (ja) | マイクロアクチュエータ | |
| US6641273B1 (en) | MEMS structure with mechanical overdeflection limiter | |
| JP3533514B2 (ja) | 静電アクチュエータとその製造方法 | |
| JP2005073493A (ja) | 大面積ステージを備えた２軸アクチュエータ | |
| US20090190254A1 (en) | Micromachined mover | |
| KR100300965B1 (ko) | 정전기력을 이용한 광디스크 드라이브의 미소 거울 구동기 및 그 제작 방법 | |
| US20030133228A1 (en) | Microactuator for a disc drive suspension | |
| JP2943477B2 (ja) | 微小可動機械とその作製方法 | |
| JPH0743379A (ja) | 半導体加速度センサ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100331 Year of fee payment: 10 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110331 Year of fee payment: 11 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120331 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130331 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140331 Year of fee payment: 14 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |