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JP5520566B2 - Planar actuator and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description

本発明はプレーナ型アクチュエータおよびその製造方法に係り、特に、ミラーの設置スペースを大きく確保することができるとともに、可動部の駆動力を確保することを可能としたプレーナ型アクチュエータおよびその製造方法に関する。   The present invention relates to a planar actuator and a method for manufacturing the same, and more particularly to a planar actuator and a method for manufacturing the same that can secure a large mirror installation space and can secure a driving force of a movable part.

従来から、枠状の固定部に平板状の可動部を揺動可能に軸支する構造のアクチュエータとして、例えば半導体製造技術を利用し、シリコン基板を異方性エッチングし、枠状の固定部と平板状の可動部と可動部を軸支するトーションバーとを一体に形成し、可動部に駆動コイルを設けるとともに、可動部の駆動コイルに静磁界を付与する例えば永久磁石のような静磁界発生手段を設け、通電により駆動コイルに発生する磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用により発生するローレンツ力を利用して可動部を揺動させる電磁駆動タイプのプレーナ型アクチュエータが知られている。
そして、このようなアクチュエータは、例えば、可動部にミラーを設けることで光ビームを偏向走査する光スキャナなどに適用される。
Conventionally, as an actuator having a structure in which a plate-like movable part is pivotally supported on a frame-like fixed part, for example, using a semiconductor manufacturing technique, a silicon substrate is anisotropically etched to form a frame-like fixed part. A flat movable part and a torsion bar that pivotally supports the movable part are integrally formed, and a drive coil is provided on the movable part, and a static magnetic field is generated such as a permanent magnet that applies a static magnetic field to the drive coil of the movable part. There is known an electromagnetic drive type planar actuator that provides a means for swinging a movable part using Lorentz force generated by the interaction between a magnetic field generated in a drive coil by energization and a static magnetic field generated by a static magnetic field generating means. Yes.
Such an actuator is applied to, for example, an optical scanner that deflects and scans a light beam by providing a mirror on a movable part.

このようなアクチュエータとしては、従来から、可動部の表面および裏面に、可動部の周縁部に沿ってそれぞれ薄膜コイルを敷設し、可動部に発生する応力を可動部の表面と裏面とでバランスさせて、可動部の反りや変形を防止するとともに、駆動力の向上を図るようにした技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)   As such an actuator, conventionally, a thin film coil is laid along the peripheral edge of the movable part on the front and back surfaces of the movable part, and the stress generated in the movable part is balanced between the front and back surfaces of the movable part. Thus, a technique for preventing the warp and deformation of the movable part and improving the driving force is disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、その他のアクチュエータとして、可動部の外周に傾斜面を形成し、この傾斜面に駆動コイルを設けることにより、可動部の剛性を高めるようにした技術が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, as another actuator, a technique is disclosed in which an inclined surface is formed on the outer periphery of the movable portion, and a drive coil is provided on the inclined surface to increase the rigidity of the movable portion (for example, Patent Document 2). reference).

特開2004−264684号公報JP 2004-264684 A 特開2007−271787号公報JP 2007-271787 A

しかしながら、前記特許文献1に開示されたアクチュエータにおいては、可動部にミラーを設置する場合に、駆動コイルが邪魔となり、ミラーの設置スペースを大きく確保することができないという問題を有している。また、前記特許文献2に開示されたアクチュエータにおいては、可動部に傾斜面を形成するようにしているので、可動部が揺動する際に、バランスが悪く、駆動力が低下してしまうという問題を有している。   However, the actuator disclosed in Patent Document 1 has a problem that when the mirror is installed on the movable part, the drive coil becomes an obstacle and a large installation space for the mirror cannot be secured. Further, in the actuator disclosed in Patent Document 2, an inclined surface is formed on the movable part, and therefore, when the movable part swings, the balance is poor and the driving force is reduced. have.

本発明は前記した点に鑑みてなされたもので、ミラーの設置スペースを大きく確保することができるとともに、可動部の駆動力を確保することのできるプレーナ型アクチュエータおよびその製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a planar actuator capable of ensuring a large mirror installation space and ensuring the driving force of the movable portion, and a method of manufacturing the same. It is the purpose.

前記目的を達成するため請求項1に記載の発明に係るプレーナ型アクチュエータは、枠状の固定部と、
前記固定部の内側に、トーションバーを介して可動自在に支持される平板状の可動部と、
少なくとも一部が前記可動部の側面に形成され前記可動部を駆動するための駆動コイルと、を備え
前記駆動コイルは、パターニングされた導電性材料層と絶縁性材料層とを交互に積層したものである
請求項2に記載の発明は、請求項1において、前記外側面は、前記可動部の表面又は裏面に対して直交することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a planar actuator according to the invention described in claim 1 includes a frame-shaped fixing portion,
Inside the fixed part, a flat plate-like movable part supported movably through a torsion bar;
At least a portion is formed on the outer side surface of the movable portion and a driving coil for driving the movable part,
The drive coil is formed by alternately laminating patterned conductive material layers and insulating material layers .
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the outer surface is orthogonal to the front surface or the rear surface of the movable part.

請求項に記載の発明は、請求項1又は請求項2において、前記トーションバーを前記可動部の高さ寸法に対して小さい高さ寸法を有するように形成し、前記可動部の外側に前記トーションバーと同様の高さ寸法を有する段部を形成し、
前記駆動コイルは、前記可動部の外側面と、前記トーションバーのうち前記可動部の表面に平行な上面に形成されていることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect , the torsion bar is formed so as to have a height dimension smaller than a height dimension of the movable part, and the outside of the movable part Form a step with the same height as the torsion bar,
The drive coil is formed on an outer surface of the movable part and an upper surface of the torsion bar parallel to the surface of the movable part .

請求項に記載の発明は、請求項1又は請求項2において、前記駆動コイルは、前記可動部の側面と、前記トーションバーのうち前記可動部の外側面に平行な側面と、前記固定部のうち前記可動部の外側面に対向する内側面に形成されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, according to claim 1 or claim 2, wherein the drive coil has an outer side surface of the movable portion, and the side surfaces parallel to the outer surface of the movable portion of the torsion bar, the fixed characterized in that it is formed on an inner surface facing the outer surface of the movable portion of the part.

請求項に記載の発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法は、枠状の固定部の内側に、トーションバーを介して回動自在に支持され駆動コイルにより駆動される平板状の可動部からなるアクチュエータを製造するためのプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
シリコンからなる第1のウェハの表面側からエッチングして、前記固定部、前記トーションバーおよび前記可動部以外の部位を除去するとともに、前記トーションバーに対応する部位を前記可動部に対してわずかに高さ寸法が小さくなるように除去する工程と、
前記可動部の側面と、トーションバーのうち前記可動部の表面に平行な上面に前記駆動コイルを構成するコイル配線を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a planar actuator manufacturing method comprising a plate-like movable portion that is rotatably supported via a torsion bar and driven by a drive coil inside a frame-like fixed portion. In a planar actuator manufacturing method for manufacturing an actuator,
Etching from the surface side of the first wafer made of silicon to remove the parts other than the fixed part, the torsion bar and the movable part, and slightly remove the part corresponding to the torsion bar from the movable part Removing to reduce the height dimension;
Forming an outer side surface of the movable portion, the coil wire constituting the drive coil in an upper surface parallel to the surface of the movable portion of the torsion bar,
It is characterized by having.

請求項に記載の発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法は、枠状の固定部の内側に、トーションバーを介して回動自在に支持され駆動コイルにより駆動される平板状の可動部からなるアクチュエータを製造するためのプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
シリコンからなる第1のウェハの表面側からエッチングして、前記固定部、前記トーションバーおよび前記可動部以外の部位を除去する工程と、
前記可動部の外側面、前記トーションバーのうち前記可動部の外側面に平行な側面と、前記固定部のうち前記可動部の外側面に対向する内側面に前記駆動コイルを構成するコイル配線を形成する工程と、
を備えていることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a planar actuator manufacturing method comprising a flat plate-like movable portion that is rotatably supported via a torsion bar and driven by a drive coil inside a frame-like fixed portion. In a planar actuator manufacturing method for manufacturing an actuator,
Etching from the surface side of the first wafer made of silicon, removing the parts other than the fixed part, the torsion bar and the movable part;
Coils constituting an outer side surface of the movable portion, and the side surfaces parallel to the outer surface of the movable portion of the torsion bar, the drive coil and an inner surface facing the outer surface of the movable portion of the fixed portion Forming a wiring; and
It is characterized by having.

請求項1に記載の発明によれば、駆動コイルの少なくとも一部を可動部の側面に形成するようにしているので、可動部の表面および裏面に駆動コイルを形成する必要がなく、その結果、可動部のほぼ全域に亘ってミラーを設置することができ、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができる。しかも、可動部の表面および裏面に駆動コイルの形成による膜応力が働かないので、可動部の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。 According to the invention described in claim 1, since at least a part of the driving coil is to be formed on the outer side surface of the movable portion, there is no need to form a drive coil on the front and back surfaces of the movable part, as a result The mirror can be installed over almost the entire area of the movable part, and a large space for installing the mirror can be secured. In addition, since the film stress due to the formation of the drive coil does not act on the front and back surfaces of the movable part, it is possible to reduce the warp and deformation of the movable part, and it is possible to secure a sufficient driving force with a small current.

請求項に記載の発明によれば、駆動コイルを可動部の外側面およびトーションバーの上面に形成するようにしているので、可動部の表面および裏面に駆動コイルを形成する必要がなく、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができる。しかも、可動部の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the drive coil is formed on the outer surface of the movable part and the upper surface of the torsion bar, it is not necessary to form the drive coil on the front and back surfaces of the movable part, and the mirror A large space can be secured. In addition, warping and deformation of the movable part can be reduced, and a sufficient driving force can be ensured with a small current.

請求項に記載の発明によれば、駆動コイルを可動部の側面、トーションバーの側面および固定部の内側面に形成するようにしているので、可動部の表面および裏面に駆動コイルを形成する必要がなく、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができる。しかも、可動部の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。 According to the invention described in claim 4, the outer side surface of the movable portion of the driving coil, so that so as to form on the inner surface of the side and the fixed portion of the torsion bar, the drive coils on the front and back surfaces of the movable portion forming Therefore, a large space for installing the mirror can be secured. In addition, warping and deformation of the movable part can be reduced, and a sufficient driving force can be ensured with a small current.

請求項に記載の発明によれば、可動部の側面およびトーションバーの上面に駆動コイルを構成するコイル配線を形成するようにしているので、ウェハ製造工程により容易に駆動コイルを形成することができ、しかも、可動部の表面および裏面に駆動コイルを形成する必要がなく、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができ、しかも、可動部の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。 According to the invention of claim 5, since so as to form a coil wire constituting the drive coil on the upper surface of the outer side and the torsion bar of the movable portion, to form a readily drive coil by the wafer manufacturing process In addition, it is not necessary to form drive coils on the front and back surfaces of the movable part, a large space for installing the mirror can be secured, and warping and deformation of the movable part can be reduced. A sufficient driving force can be ensured with a small current.

請求項に記載の発明によれば、可動部の側面、トーションバーの側面および固定部の内側面に駆動コイルを構成するコイル配線を形成するようにしているので、ウェハ製造工程により容易に駆動コイルを形成することができ、しかも、可動部の表面および裏面に駆動コイルを形成する必要がなく、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができ、しかも、可動部の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。 According to the invention of claim 6, the outer side surface of the movable portion, so that so as to form a coil wire constituting the drive coil on the inner surface of the side and the fixed portion of the torsion bar, easily by a wafer production process A drive coil can be formed, and it is not necessary to form a drive coil on the front and back surfaces of the movable part, so that a large space for installing a mirror can be secured, and warping and deformation of the movable part can be reduced. In addition, a sufficient driving force can be secured with a small current.

本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態を示す概略平面図である。1 is a schematic plan view showing a first embodiment of a planar actuator according to the present invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態を示す可動部部分の斜視図である。It is a perspective view of the movable part which shows 1st Embodiment of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第1のウェハのエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the 1st wafer which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すコイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第1層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すスルーホール導電部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the through-hole electroconductive part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第2層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すスルーホール導電部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the through-hole electroconductive part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第3層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 3rd layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第2のウェハのエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the 2nd wafer which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す酸化膜のエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the oxide film which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第2実施形態を示す可動部部分の斜視図である。It is a perspective view of the movable part which shows 2nd Embodiment of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第1のウェハのエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the 1st wafer which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すコイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第1層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 1st layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すスルーホール導電部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the through-hole electroconductive part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第2層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すスルーホール導電部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the through-hole electroconductive part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第3層目コイル配線形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the 3rd layer coil wiring formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示すスルーホール導電部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the through-hole electroconductive part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す端子部形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the terminal part formation process which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す第2のウェハのエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the 2nd wafer which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention. 本発明に係るプレーナ型アクチュエータの製造方法を示す酸化膜のエッチング工程の説明図である。It is explanatory drawing of the etching process of the oxide film which shows the manufacturing method of the planar type actuator which concerns on this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第1実施形態を示したものである。図1に示すように、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ1は、図示しないデバイス基板上に設置された枠状の固定部2を備えている。この固定部2の内側には、トーションバー3を介して可動部4が揺動自在に支持されている。可動部4の下方外周には、段部5が形成されており、この段部5の上面は、トーションバー3の上面と同一の高さとなるように形成されている。なお、これら固定部2、可動部4およびトーションバー3は、一体的に形成されている。   FIG. 1 shows a first embodiment of a planar actuator according to the present invention. As shown in FIG. 1, the planar actuator 1 of this embodiment includes a frame-shaped fixing portion 2 installed on a device substrate (not shown). Inside the fixed portion 2, a movable portion 4 is swingably supported via a torsion bar 3. A step portion 5 is formed on the lower outer periphery of the movable portion 4, and the upper surface of the step portion 5 is formed to have the same height as the upper surface of the torsion bar 3. The fixed portion 2, the movable portion 4, and the torsion bar 3 are integrally formed.

また、本実施形態においては、図2に示すように、可動部4の外側面には、可動部4を駆動するための駆動コイル6が設けられており、この駆動コイル6の端部は、トーションバー3の上面を通って固定部2に引き回されるように構成されている。また、固定部2の周囲には、可動部4を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材(図示せず)が配置されている。なお、静磁界発生部材は、永久磁石でも電磁石でもよい。   Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, a drive coil 6 for driving the movable part 4 is provided on the outer surface of the movable part 4. The torsion bar 3 is configured to be drawn around the fixing portion 2 through the upper surface. Further, around the fixed portion 2, two pairs of static magnetic field generating members (not shown) arranged with the opposite magnetic poles facing each other across the movable portion 4 are arranged. The static magnetic field generating member may be a permanent magnet or an electromagnet.

次に、本発明のプレーナ型アクチュエータの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the planar actuator of the present invention will be described.

まず、図3に示すように、単結晶シリコンからなる第1のウェハ10の裏面に、酸化膜11を介して第2のウェハ12を貼り合わせた状態で、第1のウェハ10の表面をパターニングして、固定部2、可動部4およびトーションバー3以外の部位を除去するとともに、トーションバー3に対応する部位を可動部4に対してわずかに高さ寸法が小さくなるように除去する。   First, as shown in FIG. 3, the surface of the first wafer 10 is patterned in a state where the second wafer 12 is bonded to the back surface of the first wafer 10 made of single crystal silicon via the oxide film 11. Then, the parts other than the fixed part 2, the movable part 4 and the torsion bar 3 are removed, and the part corresponding to the torsion bar 3 is removed so that the height dimension is slightly smaller than the movable part 4.

次に、図4に示すように、可動部4の外周部およびトーションバー3の上面部分に導電材料からなり駆動コイル6を構成するコイル配線13を形成する。   Next, as shown in FIG. 4, a coil wiring 13 made of a conductive material and constituting the drive coil 6 is formed on the outer peripheral portion of the movable portion 4 and the upper surface portion of the torsion bar 3.

以下、コイル配線13の形成方法についてさらに詳細に説明する。   Hereinafter, a method for forming the coil wiring 13 will be described in more detail.

図5に示すように、まず、第1のウェハ10の表面に導電性材料を被膜し、パターニングした後、エッチングにより余分な部位の導電性材料を除去することにより、可動部4の外側面およびトーションバー3の上面部分に第1層目となるコイル配線13を形成する。   As shown in FIG. 5, first, a conductive material is coated on the surface of the first wafer 10, patterned, and then the excess portion of the conductive material is removed by etching. A coil wiring 13 serving as a first layer is formed on the upper surface portion of the torsion bar 3.

次に、第1層目のコイル配線13の表面に絶縁性材料を被膜した後、導電性材料を被膜し、パターニングすることにより、図6に示すように、第1層目のコイル配線13の端部に対応する部分にスルーホール導電部14を形成する。続いて、同様に絶縁性材料を被膜した後に導電性材料を被膜してパターニングすることより、図7に示すように、第2層目となるコイル配線13を形成する。   Next, after coating the surface of the first layer coil wiring 13 with an insulating material, coating with a conductive material and patterning, as shown in FIG. A through-hole conductive portion 14 is formed in a portion corresponding to the end portion. Subsequently, similarly, an insulating material is coated, and then a conductive material is coated and patterned to form a coil wiring 13 as a second layer as shown in FIG.

このように、図8に示すように、スルーホール導電部14を形成するとともに、図9に示すように、第3層目となるコイル配線13および端子部15を形成することにより、3ターン分のコイル配線13が形成されるものである。なお、コイル配線13は、前記方法により任意のターン数に形成することができる。   Thus, as shown in FIG. 8, the through-hole conductive portion 14 is formed, and as shown in FIG. 9, the third-layer coil wiring 13 and the terminal portion 15 are formed to form three turns. The coil wiring 13 is formed. The coil wiring 13 can be formed in an arbitrary number of turns by the above method.

その後、図10に示すように、第2のウェハ12の裏面側をパターニングしてエッチングすることにより、固定部2以外の部位を除去する。続いて、図11に示すように、第1のウェハ10と第2のウェハ12の間にある酸化膜11をエッチングし、固定部2以外の部分を除去することにより、プレーナ型アクチュエータが形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 10, portions other than the fixed portion 2 are removed by patterning and etching the back side of the second wafer 12. Subsequently, as shown in FIG. 11, the planar type actuator is formed by etching the oxide film 11 between the first wafer 10 and the second wafer 12 and removing portions other than the fixed portion 2. The

次に、本実施形態の作用について説明する。   Next, the operation of this embodiment will be described.

このプレーナ型アクチュエータ1の駆動原理は、例えば、特許第2722314号公報等で詳述されているので、以下、光スキャナの場合を例として簡単に説明する。   Since the driving principle of the planar actuator 1 is described in detail in, for example, Japanese Patent No. 2722314, etc., a brief description will be given below using an optical scanner as an example.

可動部4の駆動コイル6に電流を流すと磁界が発生し、この磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用によりローレンツ力が発生し、トーションバー3の軸方向と平行な可動部4の対辺部分に互いに逆方向の回転力が発生し、この回転力とトーションバー3の復元力とが釣合う位置まで可動部4が回動される。   When a current is passed through the drive coil 6 of the movable part 4, a magnetic field is generated, and a Lorentz force is generated by the interaction between this magnetic field and the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means, and the movable part 4 parallel to the axial direction of the torsion bar 3. Rotational forces in opposite directions are generated on opposite sides of the movable portion 4, and the movable portion 4 is rotated to a position where the rotational force and the restoring force of the torsion bar 3 are balanced.

そして、駆動コイル6に直流電流を流すことにより、駆動電流量に応じた回動位置で可動部4を停止させることで、反射ミラーにより光ビームを所望の方向に偏向することが可能となる。   Then, by passing a direct current through the drive coil 6, the movable portion 4 is stopped at a rotation position corresponding to the amount of drive current, whereby the light beam can be deflected in a desired direction by the reflection mirror.

一方、駆動コイル6に交流電流を流すことにより、可動部4が揺動し、反射ミラーにより光ビームを偏向走査できる。可動部4を回動させるための回転力は、駆動コイル6に流す駆動電流値に比例するので、駆動コイル6に供給する駆動電流値を制御することで、可動部4の振れ角(光ビームの偏向角度)を制御することができる。なお、本実施形態においては、光スキャナの場合を例として作用を説明したが、本発明は光スキャナ以外にも適用できるものである。   On the other hand, when an alternating current is passed through the drive coil 6, the movable part 4 swings, and the light beam can be deflected and scanned by the reflection mirror. Since the rotational force for rotating the movable part 4 is proportional to the drive current value supplied to the drive coil 6, the swing angle (light beam) of the movable part 4 is controlled by controlling the drive current value supplied to the drive coil 6. Can be controlled. In the present embodiment, the operation has been described by taking the case of an optical scanner as an example. However, the present invention can be applied to other than the optical scanner.

以上述べたように、本実施形態においては、可動部4の外側面に駆動コイル6を形成するようにしているので、可動部4の表面および裏面に駆動コイル6を形成する必要がなく、その結果、可動部4のほぼ全域に亘ってミラーを設置することができ、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができる。しかも、可動部4の表面および裏面に駆動コイル6の形成による膜応力が働かないので、可動部4の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。   As described above, in the present embodiment, since the drive coil 6 is formed on the outer surface of the movable part 4, it is not necessary to form the drive coil 6 on the front and back surfaces of the movable part 4, As a result, it is possible to install a mirror over almost the entire area of the movable portion 4, and to secure a large space for installing the mirror. In addition, since the film stress due to the formation of the drive coil 6 does not act on the front and back surfaces of the movable portion 4, warpage and deformation of the movable portion 4 can be reduced, and sufficient driving force can be secured with a small current. Can do.

次に、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第2実施形態について説明する。本実施形態においては、図12に示すように、可動部4の外側面、トーションバー3の側面および固定部2の内周面に、可動部4を駆動するための駆動コイル6を設けるようにしたものであり、その他の構成は、前記第1実施形態と同様である。   Next, a planar actuator according to a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 12, drive coils 6 for driving the movable portion 4 are provided on the outer surface of the movable portion 4, the side surface of the torsion bar 3, and the inner peripheral surface of the fixed portion 2. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、本発明のプレーナ型アクチュエータの製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the planar actuator of the present invention will be described.

まず、図13に示すように、単結晶シリコンからなる第1のウェハ10の裏面に、酸化膜11を介して第2のウェハ12を貼り合わせた状態で、第1のウェハ10の表面をパターニングして、固定部2、可動部4およびトーションバー3以外の部位を除去する。   First, as shown in FIG. 13, the surface of the first wafer 10 is patterned in a state where the second wafer 12 is bonded to the back surface of the first wafer 10 made of single crystal silicon via the oxide film 11. Then, parts other than the fixed part 2, the movable part 4 and the torsion bar 3 are removed.

次に、図14に示すように、可動部4の外周部およびトーションバー3の上面部分に導電材料からなるコイル配線13を形成する。   Next, as shown in FIG. 14, the coil wiring 13 made of a conductive material is formed on the outer peripheral portion of the movable portion 4 and the upper surface portion of the torsion bar 3.

以下、コイル配線13の形成方法についてさらに詳細に説明する。なお、以下の説明おいては、便宜上、固定部2および可動部4の上半分のみを図示して説明する。   Hereinafter, a method for forming the coil wiring 13 will be described in more detail. In the following description, only the upper half of the fixed portion 2 and the movable portion 4 will be illustrated and described for convenience.

図15に示すように、まず、第1のウェハ10の表面に導電性材料を被膜し、パターニングした後、エッチングにより余分な部位の導電性材料を除去することにより、可動部4の側面、トーションバー3の側面および固定部2の内側面部分に第1層目となるコイル配線13を形成する。   As shown in FIG. 15, first, a conductive material is coated on the surface of the first wafer 10, patterned, and then the excess conductive material is removed by etching. A coil wiring 13 serving as a first layer is formed on the side surface of the bar 3 and the inner side surface portion of the fixing portion 2.

次に、第1層目のコイル配線13の表面に絶縁性材料を被膜した後、導電性材料を被膜し、パターニングすることにより、図16に示すように、第1層目のコイル配線13の端部に対応する部分にスルーホール導電部14を形成する。続いて、同様に絶縁性材料を被膜した後に導電性材料を被膜してパターニングすることより、図17に示すように、第2層目となるコイル配線13を形成する。   Next, after coating an insulating material on the surface of the coil wiring 13 of the first layer, a conductive material is coated and patterned, so that the coil wiring 13 of the first layer is formed as shown in FIG. A through-hole conductive portion 14 is formed in a portion corresponding to the end portion. Subsequently, similarly, an insulating material is coated, and then a conductive material is coated and patterned to form a coil wiring 13 as a second layer as shown in FIG.

そして、図18に示すように、スルーホール導電部14を形成するとともに、図19に示すように、第3層目となるコイル配線13を形成する。さらに、図20に示すように、スルーホール導電部14を形成した後、図21に示すように、固定部2に端子部15を形成することにより、3ターン分のコイル配線13が形成されるものである。   Then, as shown in FIG. 18, the through-hole conductive portion 14 is formed, and as shown in FIG. 19, the third-layer coil wiring 13 is formed. Further, as shown in FIG. 20, after the through-hole conductive portion 14 is formed, the terminal portion 15 is formed in the fixed portion 2 as shown in FIG. 21, whereby the coil wiring 13 for three turns is formed. Is.

その後、図22に示すように、第2のウェハ12の裏面側をパターニングしてエッチングすることにより、固定部2以外の部位を除去する。続いて、図23に示すように、第1のウェハ10と第2のウェハ12の間にある酸化膜11をエッチングし、固定部2以外の部分を除去することにより、プレーナ型アクチュエータが形成される。   Thereafter, as shown in FIG. 22, parts other than the fixing portion 2 are removed by patterning and etching the back side of the second wafer 12. Subsequently, as shown in FIG. 23, the planar film type actuator is formed by etching the oxide film 11 between the first wafer 10 and the second wafer 12 and removing portions other than the fixed portion 2. The

以上述べたように、本実施形態においても前記第1実施形態と同様に、可動部4の外側面に駆動コイル6を形成するようにしているので、可動部4のほぼ全域に亘ってミラーを設置することができ、ミラーを設置するスペースを大きく確保することができる。しかも、可動部4の反りや変形を低減させることができ、さらに、少ない電流で充分な駆動力を確保することができる。   As described above, in this embodiment as well, as in the first embodiment, the drive coil 6 is formed on the outer surface of the movable portion 4, so that the mirror is provided over almost the entire area of the movable portion 4. It can be installed, and a large space for installing the mirror can be secured. In addition, warping and deformation of the movable portion 4 can be reduced, and a sufficient driving force can be secured with a small current.

なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention.

1 プレーナ型アクチュエータ
2 固定部
3 トーションバー
4 可動部
5 段部
6 駆動コイル
10 第1のウェハ
11 酸化膜
12 第2のウェハ
13 コイル配線
14 スルーホール導電部
15 端子部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar type actuator 2 Fixed part 3 Torsion bar 4 Movable part 5 Step part 6 Drive coil 10 1st wafer 11 Oxide film 12 2nd wafer 13 Coil wiring 14 Through-hole conductive part 15 Terminal part

Claims (6)

枠状の固定部と、
前記固定部の内側に、トーションバーを介して可動自在に支持される平板状の可動部と、
少なくとも一部が前記可動部の側面に形成され前記可動部を駆動するための駆動コイルと、を備え
前記駆動コイルは、パターニングされた導電性材料層と絶縁性材料層とを交互に積層したものである、プレーナ型アクチュエータ。
A frame-shaped fixing part;
Inside the fixed part, a flat plate-like movable part supported movably through a torsion bar;
At least a portion is formed on the outer side surface of the movable portion and a driving coil for driving the movable part,
The drive coil is a planar actuator in which patterned conductive material layers and insulating material layers are alternately laminated .
前記外側面は、前記可動部の表面又は裏面に対して直交することを特徴とする請求項1に記載のプレーナ型アクチュエータ。2. The planar actuator according to claim 1, wherein the outer surface is orthogonal to a front surface or a back surface of the movable part. 前記トーションバーを前記可動部の高さ寸法に対して小さい高さ寸法を有するように形成し、前記可動部の外側に前記トーションバーと同様の高さ寸法を有する段部を形成し、
前記駆動コイルは、前記可動部の外側面と、前記トーションバーのうち前記可動部の表面に平行な上面に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプレーナ型アクチュエータ。
The torsion bar is formed to have a height dimension smaller than the height of the movable part, and a stepped part having the same height dimension as the torsion bar is formed outside the movable part,
3. The planar type according to claim 1, wherein the drive coil is formed on an outer surface of the movable portion and an upper surface of the torsion bar parallel to the surface of the movable portion. Actuator.
前記駆動コイルは、前記可動部の側面と、前記トーションバーのうち前記可動部の外側面に平行な側面と、前記固定部のうち前記可動部の外側面に対向する内側面に形成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のプレーナ型アクチュエータ。 The drive coil has an outer side surface of the movable portion, and the side surfaces parallel to the outer surface of the movable portion of said torsion bar, it is formed on an inner surface facing the outer surface of the movable portion of the fixed portion The planar actuator according to claim 1 , wherein the planar actuator is provided. 枠状の固定部の内側に、トーションバーを介して回動自在に支持され駆動コイルにより駆動される平板状の可動部からなるアクチュエータを製造するためのプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
シリコンからなる第1のウェハの表面側からエッチングして、前記固定部、前記トーションバーおよび前記可動部以外の部位を除去するとともに、前記トーションバーに対応する部位を前記可動部に対してわずかに高さ寸法が小さくなるように除去する工程と、
前記可動部の側面と、トーションバーの前記可動部の表面に平行な上面に前記駆動コイルを構成するコイル配線を形成する工程と、
を備えていることを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
In a planar actuator manufacturing method for manufacturing an actuator composed of a plate-shaped movable part that is rotatably supported via a torsion bar and driven by a drive coil inside a frame-shaped fixed part.
Etching from the surface side of the first wafer made of silicon to remove the parts other than the fixed part, the torsion bar and the movable part, and slightly remove the part corresponding to the torsion bar from the movable part Removing to reduce the height dimension;
Forming an outer side surface of the movable portion, the coil wire constituting the drive coil in an upper surface parallel to the surface of the movable portion of the torsion bar,
A planar actuator manufacturing method comprising:
枠状の固定部の内側に、トーションバーを介して回動自在に支持され駆動コイルにより駆動される平板状の可動部からなるアクチュエータを製造するためのプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
シリコンからなる第1のウェハの表面側からエッチングして、前記固定部、前記トーションバーおよび前記可動部以外の部位を除去する工程と、
前記可動部の側面、前記トーションバーのうち前記可動部の外側面に平行な側面、前記固定部のうち前記可動部の外側面に対向する内側面に前記駆動コイルを構成するコイル配線を形成する工程と、
を備えていることを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
In a planar actuator manufacturing method for manufacturing an actuator composed of a plate-shaped movable part that is rotatably supported via a torsion bar and driven by a drive coil inside a frame-shaped fixed part.
Etching from the surface side of the first wafer made of silicon, removing the parts other than the fixed part, the torsion bar and the movable part;
Coils constituting an outer side surface of the movable portion, and the side surfaces parallel to the outer surface of the movable portion of the torsion bar, the drive coil and an inner surface facing the outer surface of the movable portion of the fixed portion Forming a wiring; and
A planar actuator manufacturing method comprising:
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