JP4064974B2 - 光偏向素子、光偏向装置および光偏向素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、光走査などに用いる光偏向素子に関し、特にその配置、結線に関するものである。なお、説明の都合上、特許請求の範囲および明細書では、ミラーおよびその周辺部分を光偏向子といい、この光偏向子の他に電極、配線を含む場合は光偏向素子という。
マイクロマシニング技術を用いた小型光偏向素子は種々の提案がなされ、試作・実用化が進んでいる。動作原理も静電方式、電磁方式、その他の方式等様々な種類のデバイスが存在する。たとえば、ガルバノメータの原理（可動コイル型電磁駆動）で動作する光偏向素子（ガルバノミラーともいう）は種々提案されており（特許文献１、２）、これらの光偏向素子チップは、半導体デバイス製造技術を流用したマイクロマシニング製造技術で製造されている。そして、これらの光偏向素子は、たとえば図５に示すように、光学ベース上で４５度の角度に配置して使用することがある（特許文献３）。
ところが、現状では、光学ベース上の４５度の斜面に、マイクロマシニング製造技術を使用して、光偏向素子チップを形成することは不可能である。したがって、たとえば、超小型光偏向素子をパッケージに実装した後、光学ベースに４５度の角度で実装しており、小型化に限界がある。
また、図６、７に示すように、従来の光偏向素子をベアチップのまま実装すると、斜面からの電極の取出しとなり、ワイヤボンディングマシンが使えず、大量生産の際の結線には困難を極める。
現状では、光偏向素子は、シリコンウェハーを水平な面に配置し、ホトリソを施して、パターンを形成して製造しており、実装時の電極取出しもまた水平な面からの取出しにしか対応できていない。
したがって、光偏向素子はパッケージングされた後しかるべき角度で実装され、コネクター等を介して電極が取出されており、作業性が悪く小型化にも適していない。
特開平７−１７５００５号公報
特開２００２−２２８９５１号公報
特開２００３−２１８００号公報
マイクロマシニング製造技術は精度を維持するために、水平面で行うことが重要である。そのため、シリコンウェハーを主材料とする超小型光偏向素子の製造において、マイクロマシニング製造技術では、斜面にホトリソを施してパターンを焼き付けることは困難であり、光偏向素子を形成することはもちろん、斜面に実装された光偏向素子からの電極の取出しも極めて困難である。また、一部壁面にホトリソを施してパターニングする技術も開発されてはいるものの、超小型光偏向素子のような複雑な構造体を作成することはできない。
しかし、４５度に配置する要求は強く、半導体レーザーと組み合わせた光学系の小型化が急務となっている。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、マイクロマシニング製造技術で製造でき、斜面に光偏向子を配置しても電極取出しが容易な光偏向素子，光偏向装置を提供することを課題とするものである。
前記課題を解決するため、本発明では、光偏向素子を次の（１）、（５）、（６）のとおりに構成し、光偏向装置を次の（２）、（４）のとおりに構成し、光偏向素子の製造方法を次の（３）のとおりに構成する。
（１）シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成した後に、
前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させた光偏向素子。
（２）前記（１）に記載の光偏向素子を、底面に対し傾斜する面と平行する面を有するパッケージに収納した光偏向装置であって、
前記傾斜する面に光偏向子部を固着し、前記平行する面に前記電極部を固着した光偏向装置。
（３）シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材を形成するステップＡと、前記ステップＡで形成した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成するステップＢと、前記ステップＢで形成した前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させるステップＣとを備えた光偏向素子の製造方法。
（４）前記（２）に記載の光偏向装置において、
前記パッケージは前記底面に対し平行する面をさらに有し、該平行する面に半導体レーザーチップを固着した光偏向装置。
（５）前記（１）に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてポリイミドを用いた光偏向素子。
（６）前記（１）に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてシリコーンゴムを用いた光偏向素子。
（１）シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成した後に、
前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させた光偏向素子。
（２）前記（１）に記載の光偏向素子を、底面に対し傾斜する面と平行する面を有するパッケージに収納した光偏向装置であって、
前記傾斜する面に光偏向子部を固着し、前記平行する面に前記電極部を固着した光偏向装置。
（３）シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材を形成するステップＡと、前記ステップＡで形成した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成するステップＢと、前記ステップＢで形成した前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させるステップＣとを備えた光偏向素子の製造方法。
（４）前記（２）に記載の光偏向装置において、
前記パッケージは前記底面に対し平行する面をさらに有し、該平行する面に半導体レーザーチップを固着した光偏向装置。
（５）前記（１）に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてポリイミドを用いた光偏向素子。
（６）前記（１）に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてシリコーンゴムを用いた光偏向素子。
本発明によれば、マイクロマシニング製造技術で製造でき、斜面に光偏向子を配置しても電極取出しが容易な光偏向素子，光偏向装置を提供することができる。
以下本発明を実施するための最良の形態を実施例により詳しく説明する。
図１は実施例１である“光偏向装置”の構成を示す断面図であり、図２は光偏向装置に用いられるガルバノミラータイプの光偏向素子の構成を示す図である。
図２に示す光偏向素子１は、シリコンウェハー９−１上に柔軟な特性を持つポリイミド，シリコーンゴム等の樹脂９−２を回転塗布（被覆）した素材９から、マイクロマシニング技術で製造される。前記素材９の一方に光偏向子部２が、他方に電極部３が形成されるが、その形成法は特許文献１などに示すようによく知れているので、ここでの詳細説明は省略する。
ただし、シリコンウェハー９−１上に樹脂９−２が被覆された素材９を使用するので、シリコンウェハー９−１の加工はシリコンウェハー側から実施する、ミラー４、ミラー４を駆動するコイル５、電極６、コイル５と電極６間の配線７は樹脂９−２表面に形成することとなる。
このようにマイクロマシニング技術で、前記素材９の一方に光偏向子部２を形成し、他方に電極部３を形成して、光偏向子部２と電極部３が機械的かつ電気的に一体的に結合された状態において、光偏向子部２と電極部３の間のシリコンウェハー部分８を取り除いても一体であることに変わりはなく、かつ光偏向子部２と電極部３との間が屈曲可能で、両者の位置関係に自由度を持たせる構造とすることができる。
製造された図２に示す光偏向素子１を、図１に示すように、パッケージ１０における、底面に対し傾斜する面１１に光偏向子部２を固着し、底面に対し平行する面１２に電極部３を固着する。また、光偏向子部２のミラーと所要の距離をおいた凹部１３にレンズ１４を固着し、レンズ１４と所要の距離をおいた底面に対し平行する面１５に半導体レーザーチップ１５を固着する。
このように、パッケージ１０に光偏向素子１、レンズ１４、半導体レーザーチップ１６を実装すれば、レーザー光学系と走査系をコンパクトに一体化できかつ、電極の取出しもパッケージの底面と平行な上面でワイヤボンディングマシンにより容易に行うことができる。
以上説明したように、本実施例によれば、素材を水平面において加工できるので，従来のマイクロマシニング技術で光偏向素子が製造でき、光偏向子部と電極部との間が屈曲可能で両者の位置関係に自由度を持たせた構造なので、光偏向子の斜め実装が容易であるともに電極の取出しも容易であり、ベアチップでの実装が可能となるため、超小型光偏向子を含んだレーザー光学系の超小型化が容易に実現できる。また、レーザー光学系と走査系をコンパクトに一体化できる。
図３、４は参考のための構成を示す図で、実施例のようにシリコンウェハーの一部を取り除き屈曲可能に構成していないので、電極取出しにワイヤボンディングマシンが使用できず、大量生産に向かない構成である。
１ 光偏向素子
２ 光偏向子部
３ 電極部
８ 光偏向子部と電極部との間のシリコンウェハー部分
９ 素材
９−１ シリコンウェハー
９−２ 樹脂
２ 光偏向子部
３ 電極部
８ 光偏向子部と電極部との間のシリコンウェハー部分
９ 素材
９−１ シリコンウェハー
９−２ 樹脂
Claims (6)
- シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成した後に、
前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させたことを特徴とする光偏向素子。 - 請求項１に記載の光偏向素子を、底面に対し傾斜する面と平行する面を有するパッケージに収納した光偏向装置であって、
前記傾斜する面に光偏向子部を固着し、前記平行する面に前記電極部を固着したことを特徴とする光偏向装置。 - シリコンウェハー上に柔軟な樹脂を被覆した素材を形成するステップＡと、前記ステップＡで形成した素材の表面における一方のエリアから他方のエリアにかけて、可動コイル型電磁駆動の光偏向子部と、該光偏向子部の可動コイルに接続された配線と、該配線に接続された電極部とを形成するステップＢと、前記ステップＢで形成した前記光偏向子部と前記電極部の間の前記配線部分でシリコンウェハー部分を取り除き屈曲させるステップＣとを備えたことを特徴とする光偏向素子の製造方法。
- 請求項２に記載の光偏向装置において、
前記パッケージは前記底面に対し平行する面をさらに有し、該平行する面に半導体レーザーチップを固着したことを特徴とする光偏向装置。 - 請求項１に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてポリイミドを用いたことを特徴とする光偏向素子。 - 請求項１に記載の光偏向素子において、
前記柔軟な樹脂としてシリコーンゴムを用いたことを特徴とする光偏向素子。
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