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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung:
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Mikrospiegeleinheit, die beispielsweise
in einer optischen Schaltvorrichtung zum Schalten optischer Wege,
die durch Glasfasern bereitgestellt werden, zum Einsatz kommt.
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2. Beschreibung des Standes
der Technik:
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In
den letzten Jahren wird die optische Kommunikationstechnik in verschiedenen
Bereichen viel eingesetzt. Bei den optischen Kommunikationen dienen
Glasfasern als ein Medium, durch welches optische Signale geleitet
werden. Wenn das optische Signal, das durch eine bestimmte Glasfaser
läuft,
auf eine andere Glasfaser geschaltet wird, werden so genannte optische
Schaltvorrichtungen verwendet. Um optische Kommunikationen hoher
Qualität
zu verwirklichen, muss die optische Schaltvorrichtung solche Charakteristika
wie hohe Kapazität,
hohe Geschwindigkeit und hohe Zuverlässigkeit bei Schaltvorgängen besitzen.
Infolge dessen sind Mikrospiegeleinheiten, die durch eine Mikrobearbeitungstechnik
hergestellt werden, sehr gängig
als ein Schaltelement, das in der optischen Schaltvorrichtung eingebaut
werden muss. Die Mikrospiegeleinheiten ermöglichen den Schaltbetrieb,
ohne optische Signale in elektrische Signale umzuwandeln, zwischen
den optischen Wegen und der Eingangsseite und der Ausgangsseite
der optischen Schaltvorrichtung. Dies ist vorteilhaft, um die oben
genannten Charakteristika zu verwirklichen.
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Optische
Schaltvorrichtungen, welche Mikrospiegeleinheiten verwenden, die
durch Mikrobearbeitungstechniken hergestellt werden, sind beispielsweise
in der internationalen Veröffentlichung
WO 00/20899 und dem Artikel „Fully
Provisioned 112x112 Micro-Mechanical Optical Crossconnect with 35,8 Tb/sec
Demonstrated Capacity" (Proc.
25th Optical Fiber Communication Conf. Baltimore. PD12 (2000)) offenbart.
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18 skizziert
eine gewöhnliche
optische Schaltvorrichtung 500. Die optische Schaltvorrichtung 500 schließt ein Paar
von Mikrospiegelarrays 501, 502, ein Eingangsfaserarray 503,
ein Ausgangsfaserarray 504 und eine Mehrzahl von Mikrolinsen 505, 506 ein.
Das Eingangsfaserarray 503 schließt eine vorbestimmte Anzahl
von Eingangsfasern 503a ein. Das Mikrospiegelarray 501 ist
mit der gleichen Anzahl von Mikrospiegeleinheiten 501a versehen, wobei
jede einer der Eingangsfasern 503a entspricht. Ebenso schließt das Ausgangsfaserarray 504 eine vorbestimmte
Anzahl von Eingangsfasern 504a ein. Das Mikrospiegelarray 502 ist
mit der gleichen Anzahl von Mikrospiegeleinheiten 502a versehen,
wobei jede einer der Ausgangsfasern 504a entspricht. Jede
der Mikrospiegeleinheiten 501a, 502a besitzt eine
Spiegeloberfläche,
um Licht zu reflektieren. Die Orientierung der Spiegeloberfläche ist
steuerbar. Jede der Mikrolinsen 505 liegt einem Ende einer
entsprechenden Eingangsfaser 503a gegenüber. Ebenso liegt jede der
Mikrolinsen 506 einem Ende einer entsprechenden Ausgangsfaser 504a gegenüber.
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Beim Übertragen
optischer Signale laufen Lichter L1, welche aus dem Eingangsfaserarray 503a austreten,
durch die entsprechenden Mikrolinsen 505, wodurch sie parallel
zu einander werden und zum Mikrospiegelarray 501 weiterlaufen.
Die Lichter L1 werden jeweils an ihren entsprechenden Mikrospiegeleinheiten 501a reflektiert,
wodurch sie in Richtung auf das Mikrospiegelarray 502 gerichtet werden.
Die Spiegeloberflächen
der Mikrospiegeleinheit 501a werden im Voraus in geeignete
Richtungen ausgerichtet, um das Licht L1 so zu richten, dass es in
die gewünschten
Mikrospiegeleinheiten 502a eintritt. Dann wird das Licht
L1 an den Mikrospiegeleinheiten 502a reflektiert und dadurch
in Rich tung auf das Ausgangsfaserarray 504 gerichtet. Die
Spiegeloberflächen
der Mikrospiegeleinheiten 502a werden im Voraus in geeignete
Richtungen ausgerichtet, um das Licht L1 auf die gewünschten
Ausgangsfasern 504a zu richten.
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Wie
in Bezug auf die optische Schaltvorrichtung 500 beschrieben,
erreicht das Licht L1, das aus den Eingangsfasern 503a austritt,
die gewünschten Ausgangsfasern 504a aufgrund
der Reflektion durch die Mikrospiegelarrays 501, 502.
Auf diese Art und Weise wird eine bestimmte Eingangsfaser 503a mit der
entsprechenden Ausgangsfaser 504a in einer eins-zu-eins
Beziehung verbunden. Durch ein entsprechendes Verändern der
Ausrichtung der Mikrospiegeleinheiten 501a, 502a kann
ein Schalten durchgeführt
werden, und das Licht L1 kann in Richtung auf die ausgewählte Ausgangsfaser 504a gerichtet
werden.
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19 skizziert
eine weitere gewöhnliche optische
Schaltvorrichtung 600. Die optische Schaltvorrichtung 600 schließt ein Mikrospiegelarray 601, einen
befestigten Spiegel 602, ein Eingangs-Ausgangs-Faserarray 603 und
eine Mehrzahl von Mikrolinsen 604 ein. Das Eingangs-Ausgangs-Faserarray 603 schließt eine
Anzahl von Eingangsfasern 603a und Ausgangsfasern 603b ein.
Das Mikrospiegelarray 601 schließt die gleiche Anzahl von Mikrospiegeleinheiten 601a ein,
wobei jede einer der Fasern 603a, 603b entspricht.
Jede der Mikrospiegeleinheiten 601a besitzt eine Spiegeloberfläche zum
Reflektieren von Licht, wobei die Ausrichtung der Spiegeloberflächen steuerbar
ist. Jede der Mikrolinsen 604 liegt einem Ende einer entsprechenden
der Fasern 603a, 603b gegenüber.
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Beim Übertragen
von optischen Signalen läuft
Licht L2, das aus der Eingangsfaser 603a austritt, durch
die entsprechende Mikrolinse 604 und wird in Richtung auf
das Mikrospiegelarray 601 gerichtet. Das Licht L2 wird
dann durch eine entsprechende erste Mikrospiegeleinheit 601a reflek tiert
und dadurch in Richtung auf den befestigten Spiegel 602 gerichtet,
durch den befestigten Spiegel 602 reflektiert und tritt
dann in eine entsprechende zweite Mikrospiegeleinheit 601a ein.
Die Spiegeloberfläche der
ersten Mikrospiegeleinheit 601a wird im Voraus in eine
vorbestimmte Richtung ausgerichtet, um das Licht L2 so zu richten,
dass es in eine ausgewählte der
Mikrospiegeleinheiten 601a eintritt. Dann wird das Licht
L2 an der zweiten Mikrospiegeleinheit 601a reflektiert
und wird dadurch in Richtung auf das Eingangs-Ausgangs-Faserarray 603 gerichtet.
Die Spiegeloberfläche
der zweiten Mikrospiegeleinheit 601a wird im Voraus in
eine vorbestimmte Richtung ausgerichtet, um das Licht L2 so zu richten,
dass es in eine vorbestimmte der Ausgangsfasern 603b eintritt.
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Wie
in Bezug auf die optische Schaltvorrichtung 600 beschrieben,
erreicht das Licht L2, das aus der Eingangsfaser 603a austritt,
die gewünschte Ausgangsfaser 603b aufgrund
der Reflektion durch das Mikrospiegelarray 601 und den
befestigten Spiegel 602. Auf diese Art und Weise wird eine
bestimmte Eingangsfaser 603a mit der entsprechenden Ausgangsfaser 603b in
einer eins-zu-eins Beziehung verbunden. Mit dieser Anordnung kann
durch entsprechendes Verändern
der Ausrichtung der ersten und der zweiten Mikrospiegeleinheiten 601a ein Schalten
durchgeführt
werden, und das Licht L2 kann in Richtung auf die ausgewählte Ausgangsfaser 603b gerichtet
werden.
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Gemäß den optischen
Schaltvorrichtungen 500, 600, wie oben beschrieben,
nimmt die Anzahl von Fasern mit der Größenzunahme eines optischen Kommunikationsnetzwerks
zu. Das heißt,
dass die Anzahl von Mikrospiegeleinheiten oder Spiegeloberflächen, die
in dem Mikrospiegelarray enthalten sind, auch zunimmt. Mit einer
größeren Anzahl
von Spiegeloberflächen
ist eine größere Menge
einer Verdrahtung erforderlich, um die Spiegeloberflächen anzusteuern,
und da her muss ein vergrößerter Bereichsanteil
für die
Verdrahtung pro Mikrospiegelarray bereitgestellt werden. Wenn die
Spiegeloberflächen
und das Verdrahtungsmuster in dem gleichen Substrat ausgebildet
werden sollen, erfordert eine erhöhte Menge einer Verdrahtung
einen erhöhten
Abstand zwischen den Spiegeloberflächen. Demzufolge muss das Substrat
selbst oder das Mikrospiegelarray als Ganzes groß sein. Außerdem neigt eine Erhöhung der
Anzahl von Spiegeloberflächen
dazu, es zu erschweren, die Spiegeloberflächen zusammen mit dem Verdrahtungsmuster
in dem gleichen Substrat zu formen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde unter den oben beschriebenen Umständen vorgeschlagen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mikrospiegeleinheit
bereitzustellen, die in der Lage ist, die Tendenz zur Größenzunahme
zu reduzieren, die aus der Zunahme der Anzahl von Spiegeloberflächen resultiert.
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Ein
erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 1 definiert.
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Mit
der Anordnung des Anspruchs 1 ist der bewegliche Teil (der einen
Spiegelbereich trägt)
in einem Substrat vorgesehen, und die Verdrahtung, die notwendig
ist, um den beweglichen Teil zu betreiben, in einem anderen. Dies
ermöglicht,
dass die Mikrospiegeleinheit kleiner ist, als wenn der bewegliche Teil
und die Verdrahtung auf dem gleichen Substrat vorgesehen sind. Mit
der Verwendung des elektrisch leitfähigen Abstandshalters können die
Substrate des beabstandeten Spiegels und der Verdrahtung elektrisch
miteinander verbunden werden. Da ferner das Spiegelsubstrat (in
welchem der bewegliche Teil vorgesehen ist) von dem Verdrahtungssubstrat
durch den Abstandshalter beabstandet ist, kann der bewegliche Teil
richtig schwenken, ohne mit dem Verdrahtungssubstrat zu interferieren.
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Ein
zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung ist durch die Merkmale
des Anspruchs 2 definiert.
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Vorzugsweise
kann der elektrisch leitfähige Abstandshalter
aus einem einzelnen Kontakthöcker oder
einer Mehrzahl gestapelter Kontakthöcker bestehen.
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Vorzugsweise
kann der elektrisch leitfähige Abstandshalter
mit mindestens einem der Verdrahtungsmuster oder dem Rahmen über eine
Elektrodenkontaktfläche
oder ein elektrisch leitfähiges
Klebemittel verbunden werden.
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Vorzugsweise
können
der elektrisch leitfähige
Abstandshalter und die Elektrodenkontaktfläche miteinander verschmolzen
werden oder durch Druck miteinander kontaktiert werden.
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Vorzugsweise
kann das Verdrahtungssubstrat eine erste Oberfläche besitzen, die dem Mikrospiegelsubstrat
gegenüberliegt,
und die erste Oberfläche
kann mit einem Aufnahmebereich zum Unterbringen des bewegten Teils
ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
kann das Verdrahtungssubstrat eine zweite Oberfläche gegenüber der ersten Oberfläche besitzen,
und die zweite Oberfläche
kann mit einem Teil des Verdrahtungsmusters ausgebildet sein.
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Vorzugsweise
kann das Verdrahtungssubstrat einen elektrischen Leiter einschließen, der
zum elektrischen Verbinden zwischen dem Verdrahtungsmuster, das
in der ersten Oberfläche
ausgebildet ist, und dem Verdrahtungsmuster, das in der zweiten Oberfläche ausgebildet
ist, durch das Verdrahtungssubstrat hindurch dringt.
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Vorzugsweise
können
das Mikrospiegelsubstrat und das Verdrahtungssubstrat durch ein
Klebemittel aneinander befestigt sein.
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Vorzugsweise
kann die Mikrospiegeleinheit der vorliegenden Erfindung ferner einen
zusätzlichen Abstandshalter
einschließen,
der zwischen dem Rahmen und dem Verdrahtungssubstrat liegt. Der zusätzliche
Abstandshalter kann ein Kontakthöcker sein.
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Vorzugsweise
kann der bewegliche Teil mit einer ersten kammähnlichen Elektrode versehen sein,
während
der Rahmen mit einer zweiten kammähnlichen Elektrode zum Betreiben
des beweglichen Teils durch eine elektrostatische Kraft versehen sein
kann, die zwischen der ersten und der zweiten kammähnlichen
Elektrode erzeugt wird.
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Vorzugsweise
kann der bewegliche Teil einen Relaisrahmen, der mit dem zuerst
genannten Rahmen über
die Torsionsstäbe
verbunden ist, einen spiegelförmigen
Bereich, der von dem Relaisrahmen beabstandet ist, und Relaistorsionsstäbe einschließen, die
den Relaisrahmen und den spiegelförmigen Bereich miteinander
verbinden. Die Relaistorsionsstäbe
können
sich in einer Richtung erstrecken, welche die Richtung kreuzt, in
welcher sich die Torsionsstäbe
erstrecken.
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Vorzugsweise
kann der spiegelförmige
Bereich eine dritte kammähnliche
Elektrode einschließen,
während
der Relaisrahmen eine vierte kammähnliche Elektrode zum Betreiben
des spiegelförmigen
Bereichs durch eine elektrostatische Kraft einschließen kann,
die zwischen der dritten und der vierten kammähnlichen Elektrode erzeugt
wird.
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Vorzugsweise
kann das Mikrospiegelsubstrat eine Mehrzahl von Abschnitten einschließen, die durch
zumindest einen Isolierfilm oder einen Abstand voneinander isoliert
sind, wobei ein Teil der Abschnitte mit dem elektrisch leitfähigen Abstandshalter
elektrisch verbunden ist.
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Andere
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der
detaillierten Beschreibung deutlich werden, die nachfolgend mit
Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen vorgenommen wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Mikrospiegeleinheit gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Mikrospiegeleinheit
der 1;
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3 ist
eine Schnittansicht der Mikrospiegeleinheit, die entlang der Linien
III-III in 1 entnommen wird;
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4 ist
eine Ansicht der Mikrospiegeleinheit der 1 von unten;
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Mikrospiegeleinheit gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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6 ist
eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Mikrospiegeleinheit
der 5;
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7 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linien VII-VII in 5 entnommen
wird;
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8 illustriert
einen Schritt der Herstellungsprozedur der Mikrospiegeleinheit der 5;
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9 bis 14 zeigen
Herstellungsschritte, die dem Schritt, der in 8 gezeigt
ist, folgen;
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15 ist
eine Schnittansicht, die zusätzliche
Abstandshalter zeigt, die zwischen dem Mikrospiegelsubstrat und
dem Verdrahtungssubstrat vorgesehen sind;
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16 zeigt
eine andere Anordnung elektrisch leitfähiger Abstandshalter;
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17 ist
eine unvollständige
Schnittansicht, die eine Mikrospiegeleinheit gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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18 illustriert
eine herkömmliche
optische Schaltvorrichtung; und
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19 illustriert
eine weitere herkömmliche optische
Schaltvorrichtung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben werden.
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Mikrospiegeleinheit X1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 2 ist eine
auseinander gezogene Ansicht der Mikrospiegeleinheit X1. 3 ist
eine Schnittansicht, die entlang der Linien III-III in 1 entnommen
wird.
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Die
Mikrospiegeleinheit X1 schließt
ein Mikrospiegelsubstrat 100, eine Verdrahtungssubstrat 200 und
elektrisch leitfähige
Abstandshalter 300 zwischen diesen Substraten ein. Das
Mikrospiegelsubstrat 100 schließt einen spiegelförmigen Bereich 110, einen
inneren Rahmen 120, der es umgibt, einen äußeren Rahmen 130,
der den inneren Rahmen 120 umgibt, ein Paar von Torsionsstäben 140,
das den spiegelförmigen
Bereich 110 mit dem inneren Rahmen 120 verbinden,
und ein Paar von Torsionsstäben 150 ein,
das den inneren Rahmen 120 mit dem äußeren Rahmen 130 verbindet.
Das Paar von Torsionsstäben 140 definiert
eine Schwenkachse A1 für
den spiegelförmigen
Bereich 110, um in Bezug auf den inneren Rahmen 120 zu
schwenken. Das Paar von Torsionsstäben 150 definiert
eine Schwenkachse A2 für den
inneren Rahmen 120 wie auch für den damit verbundenen spiegelförmigen Bereich 110,
um in Bezug auf den äußeren Rahmen 130 zu
schwenken. Die Schwenkachse A1 und die Schwenkachse A2 sind senkrecht
zueinander. Auf diese Art und Weise stellt das Mikrospiegelsubstrat 100 einen
zweiachsigen Mikrospiegel bereit.
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Das
Mikrospiegelsubstrat 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
wird durch eine Mikrobearbeitungstechnik aus einem SOI- (Silizium auf
Isolator) Wafer geformt, der eine mehrschichtige Struktur besitzt,
einschließlich
einer ersten Siliziumschicht mit einer Dicke von 100 μm, einer
zweiten Siliziumschicht mit einer Dicke von 100 μm, und einer Isolierschicht
mit einer Dicke von 1 μm.
Insbesondere wird das Mikrospiegelsubstrat 100 durch Photolithographie,
eine Trockenätztechnik
wie z.B. DRIE (Deep Reactive Ion Etching) oder eine Nassätztechnik
geformt, um vorgeschriebene Bereiche von der ersten Siliziumschicht,
der zweiten Siliziumschicht und der Isolierschicht zu entfernen.
Das Silizium, dass die erste Siliziumschicht und die zweite Siliziumschicht bereitstellt,
ist mit einer n-Typ Störstelle,
wie z.B. P und As, oder mit einer p-Typ Störstelle, wie z.B. B, dotiert,
um eine elektrische Leitfähigkeit
zu verleihen. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das Mikrospiegelsubstrat 100 aus einem Substrat
anderen Materials hergestellt sein.
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Der
spiegelförmige
Bereich 110 besitzt eine obere Oberfläche, die mit einer dünnen Spiegelschicht
(nicht illustriert) ausgebildet ist. Ferner besitzt der spiegelförmige Bereich 110 zwei
Seitenoberflächen,
die einander gegenüberliegen
und die mit kammähnlichen
Elektroden 110a bzw. 110b ausgebildet sind. Der
spiegelförmige
Bereich 110 entsteht aus der ersten Siliziumschicht.
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Der
innere Rahmen 120 besitzt eine mehrschichtige Struktur,
einschließlich
eines Hauptbereichs 121 des inneren Rahmens, eines Paars
von Elektrodenbasen 122 und einer Isolierschicht zwischen
ihnen. Der Hauptbereich 121 des inneren Rahmens und die
Elektrodenbasen 122 sind elektrisch getrennt. Das Paar
von Elektrodenbasen 122 ist jeweils mit sich nach innen
erstreckenden, kammähnlichen
Elektroden 122a, 122b ausgebildet. Der Hauptbereich 121 des
inneren Rahmens besitzt sich nach außen erstreckende, kammähnliche
Elektroden 121a, 121b. Die kammähnlichen
Elektroden 122a, 122b befinden sich unterhalb
der kammähnlichen Elektroden 110a, 110b des
spiegelförmigen
Bereichs 110, um nicht mit den kammähnlichen Elektroden 110a, 110b zu
interferieren, wenn der spiegelförmige Bereich 110 schwenkt.
Der Hauptbereich 121 des inneren Rahmens entsteht aus der
ersten Siliziumschicht, wohingegen die Elektrodenbasen 122 aus der
zweiten Siliziumschicht entstehen.
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Jeder
der Torsionsstäbe 140,
der mit dem spiegelförmigen
Bereich 110 und mit dem Hauptbereich 121 des inneren
Rahmens verbunden ist, entsteht aus der ersten Siliziumschicht.
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Der äußere Rahmen 130 besitzt
eine mehrschichtige Struktur, einschließlich eines ersten äußeren Rahmens 131,
eines zweiten äußeren Rahmens 132 und
einer Isolierschicht zwischen ihnen. Der erste äußere Rahmen 131 und
der zweite äußere Rahmen 132 sind
durch die Isolierschicht elektrische getrennt. Wie in 4 gezeigt,
schließt
der zweite äußere Rahmen 132 eine
erste Insel 134, eine zweite Insel 135, eine dritte
Insel 136 und eine vierte Insel 137 ein, wobei
jede von den anderen durch einen Zwischenraum beabstandet ist. Die
Inseln 134 bis 137, also die erste bis einschließlich die
vierte Insel, sind jeweils mit Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d ausgebildet.
Die Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d sind
aus Au oder Al hergestellt. Die dritte Insel 136 und die
vierte Insel 137 sind mit sich nach innen erstreckenden,
kammähnlichen
Elektroden 132a beziehungsweise 132b ausgebildet.
Die kammähnlichen
Elektroden 132a, 132b befinden sich unterhalb
der kammähnlichen
Elektroden 121a beziehungsweise 121b des Hauptbereichs 121 des
inneren Rahmens und sind so positioniert, um nicht mit den kammähnlichen
Elektroden 121a, 121b zu interferieren, wenn der
innere Rahmen 120 schwenkt. Der erste äußere Rah men 131 entsteht
aus der ersten Siliziumschicht, wohingegen der zweite äußere Rahmen 132 aus
der zweiten Siliziumschicht entsteht.
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Jeder
der Torsionsstäbe 150 besitzt
eine mehrschichtige Struktur, einschließlich einer oberen Schicht 151,
einer unteren Schicht 152 und einer Isolierschicht zwischen
ihnen. Die obere Schicht 151 und die untere Schicht 152 sind
durch die Isolierschicht elektrisch getrennt. Die obere Schicht 151 ist mit
dem Hauptbereich 121 des inneren Rahmens und dem ersten äußeren Rahmen 131 verbunden,
wohingegen der untere Rahmen 152 mit den Elektrodenbasen 122 und
dem zweiten äußeren Rahmen 132 verbunden
ist. Die obere Schicht 151 entsteht aus der ersten Siliziumschicht,
wohingegen die untere Schicht 152 aus der zweiten Siliziumschicht
entsteht.
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Das
Verdrahtungssubstrat 200 besitzt eine erste Oberfläche 201 und
eine zweite Oberfläche 202.
Die erste Oberfläche 201 ist
mit einem vorbestimmten Verdrahtungsmuster 210 ausgebildet.
Das Verdrahtungsmuster 210 schließt vier Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d zum
Herstellen interner, elektrischer Verbindungen und vier Elektrodenkontaktflächen 212a bis 212d für externe
Verbindungen ein. Die Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d sind
an Stellen ausgebildet, um jeweils den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d gegenüberzuliegen.
Das Verdrahtungssubstrat 200 selbst ist ein Substrat, das
eine Dicke von 300 μm
besitzt und aus Silizium, Keramik, etc. hergestellt ist. Das Verdrahtungsmuster 210 wird
geformt, indem zuerst ein Film aus Metallmaterial auf der ersten
Oberfläche 201 des Verdrahtungssubstrats 200 ausgebildet
wird, und der Film dann gemustert wird. Das Metallmaterial kann beispielsweise
durch Au und Al vorgesehen sein. Der Film kann durch Bespritzen,
Galvanisieren, etc. geformt werden.
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Die
Abstandshalter 300 sind zwischen den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats und den Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d des
Verdrahtungssubstrats platziert. Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel schließt jeder
der Abstandshalter 300 zwei Kugelkontakthöcker ein,
die jeweils aus Au hergestellt sind, wobei einer auf den anderen
gestapelt ist und wobei einer mit einer entsprechenden der Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d verschmolzen
ist und der andere mit einem elektrisch leitfähigen Klebemittel 303 an
eine entsprechende der Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d geklebt
ist. Die zwei Kugelkontakthöcker
aus Au werden durch ein Ultraschallbonding miteinander verschmolzen.
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Gemäß der Mikrospiegeleinheit
X1, welche eine wie oben beschriebene Struktur besitzt, wenn der
erste äußere Rahmen 131 geerdet
wird, stellen die Elemente, die aus dem gleichen Siliziummaterialen
hergestellt sind und die integral mit dem ersten äußeren Rahmen 131 ausgebildet
sind, das heißt, die
obere Schicht 151 der Torsionsstäbe 150, der Hauptbereich 121 des
inneren Rahmens, die Torsionsstäbe 140 und
der spiegelförmige
Bereich 110, einen elektrischen Weg bereit, der die kammähnlichen Elektroden 110a, 110b und
die kammähnlichen
Elektroden 121a, 121b erdet. In diesem Zustand,
indem der kammähnlichen
Elektrode 122a oder der kammähnlichen Elektrode 122b ein
vorbestimmtes elektrisches Potential verliehen wird, wodurch eine
elektrostatische Kraft zwischen der kammähnlichen Elektrode 110a und
der kammähnlichen
Elektrode 122a oder zwischen der kammähnlichen Elektrode 110b und
der kammähnlichen
Elektrode 122b erzeugt wird, wird es möglich, den spiegelförmigen Bereich 110 um
die Schwenkachse A1 zu schwenken. Gleichermaßen, indem der kammähnlichen
Elektrode 132a oder der kammähnlichen Elektrode 132b ein vorbestimmtes
elektrisches Potential verliehen wird, wodurch eine elektrostatische
Kraft zwi schen der kammähnlichen
Elektrode 121a und der kammähnlichen Elektrode 132a oder
zwischen der kammähnlichen
Elektrode 121b und der kammähnlichen Elektrode 132b erzeugt
wird, wird es möglich,
den spiegelförmigen
Bereich 110 um die Schwenkachse A2 zu schwenken.
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Wie
durch Bezugnahme im Ganzen auf 2 bis einschließlich 4 deutlich
verstanden werden wird, kann die kammähnliche Elektrode 122a elektrisch
aufgeladen werden über
die Elektrodenkontaktfläche 212a des
Verdrahtungssubstrats 200, die Elektrodenkontaktfläche 211a,
die Abstandshalter 300 darauf, die Elektrodenkontaktfläche 138a des Mikrospiegelsubstrats 100,
die erste Insel 134, die untere Schicht 152 der
Torsionsstäbe 150,
die damit verbunden sind, und die Elektrodenbasen 122,
die damit verbunden sind. Die kammähnliche Elektrode 122b kann
elektrisch aufgeladen werden über
die Elektrodenkontaktfläche 212b des
Verdrahtungssubstrats 200, die Elektrodenkontaktfläche 211b,
die Abstandshalter 300 darauf, die Elektrodenkontaktfläche 138b des
Mikrospiegelsubstrats 100, die zweite Insel 135,
die untere Schicht 152 der Torsionsstäbe 150, die damit
verbunden ist, und die Elektrodenbasen 122, die damit verbunden
sind. Die kammähnliche Elektrode 132a kann
elektrisch aufgeladen werden über
die Elektrodenkontaktfläche 212c des
Verdrahtungssubstrats 200, die Elektrodenkontaktfläche 211c,
die Abstandshalter 300 darauf, die Elektrodenkontaktfläche 138c des
Mikrospiegelsubstrats 100 und die dritte Insel 136.
Die kammähnliche
Elektrode 132b kann elektrisch aufgeladen werden über die Elektrodenkontaktfläche 212d des
Verdrahtungssubstrats 200, die Elektrodenkontaktfläche 211d,
den Abstandshalter 300 darauf, die Elektrodenkontaktfläche 138d des
Mikrospiegelsubstrats 100 und die vierte Insel 137.
Indem ihm eine vorbestimmte elektrische Ladung verliehen wird, wobei
wie beschrieben die vier Wege verwendet werden, kann der spiegelförmige Bereich 110 in
gewünschten
Richtungen ausgerichtet werden.
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Wenn
der spiegelförmige
Bereich 110 und/oder der innere Rahmen 120 durch
solch elektrische Ladungen geschwenkt werden, verlagert sich eines
der Enden dieses beweglichen Teils in Richtung auf das Verdrahtungssubstrat 200.
Es kann beispielsweise angenommen werden, dass die Elektrodenbasen 122 des
inneren Rahmens 120 eine Länge L3 von 600 μm besitzen.
Wenn der innere Rahmen 120 um 5 Grad um die Schwenkachse
A2 schwenkt, kommt ein Ende der Elektrodenbasen 122 um
60 μm tiefer
als wo es ist, wenn kein Schwenkdrehung vorliegt. Um nicht mit solch
einer Verlagerung des inneren Rahmens zu interferieren, müssen das
Mikrospiegelsubstrat 100 und das Verdrahtungssubstrat 200 voneinander
beabstandet sein. Aus diesem Grund sind gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die Abstandshalter 300 beispielsweise mit einer Höhe von 100 μm versehen.
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Wie
beschrieben, besitzt die Mikrospiegeleinheit X1 Anordnungen zum
Reduzieren der Neigung der Mikrospiegeleinheit, groß zu werden,
während
dem beweglichen Teil der Mikrospiegeleinheit ermöglicht wird, sich entsprechend
zu bewegen. Insbesondere stellen die Abstandshalter 300 eine
elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Weg, der in dem
Mikrospiegelsubstrat 100 ausgebildet ist, und dem Verdrahtungsmuster 210 bereit,
das in dem Verdrahtungssubstrat 200 ausgebildet ist. Zur
gleichen Zeit stellen die Abstandshalter 300 einen geeigneten
Abstand zwischen dem Mikrospiegelsubstrat 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200 bereit.
Des Weiteren ist die Verdrahtung zum Ansteuern der beweglichen Teile,
d.h. der spiegelförmigen
Bereiche 110 und des inneren Rahmens 120, nicht
in dem Mikrospiegelsubstrat 100 ausgebildet, in welchem
die beweglichen Teile selbst ausgebildet sind. Demzufolge wird eine
Größenreduk tion
für das
Mikrospiegelsubstrat 100 erreicht und demzufolge für die Mikrospiegeleinheit
X1.
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5 ist
eine perspektivische Ansicht einer Mikrospiegeleinheit X2 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 6 ist eine
auseinander gezogene perspektivische Ansicht der Mikrospiegeleinheit
X2. 7 ist eine Schnittansicht, die entlang der Linien
VII-VII in 5 entnommen ist.
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Die
Mikrospiegeleinheit X2 schließt
ein Mikrospiegelsubstrat 100, ein Verdrahtungssubstrat 200 und
elektrisch leitfähige
Abstandshalter 300 zwischen ihnen ein. Das Mikrospiegelsubstrat 100 schließt insgesamt
neun Mikrospiegeleinheiten X2' ein
und einen gemeinsamen äußeren Rahmen 130', der diese
umschließt.
Jede der Mikrospiegeleinheiten X2' schließt einen spiegelförmigen Bereich 110, einen
inneren Rahmen 120, der ihn umgibt, ein Paar von Torsionsstäben 140,
welche den spiegelförmigen Bereich 110 mit
dem inneren Rahmen 120 verbinden, und ein Paar von Torsionsstäben 150 ein,
welche den inneren Rahmen 120 mit dem gemeinsamen äußeren Rahmen 130' verbinden.
Der spiegelförmige
Bereich 110, der innere Rahmen 120 und die Torsionsstäbe 140, 150 der
Mikrospiegeleinheit X2' besitzen die
gleichen Anordnungen wie die der Mikrospiegeleinheit X1. Der gemeinsame äußere Rahmen 130' besitzt die
gleichen Anordnungen wie der äußere Rahmen 130 der
Mikrospiegeleinheit X1, in Bezug auf jede Mikrospiegeleinheit X2'.
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Das
Verdrahtungssubstrat 200 besitzt eine erste Oberfläche 201 und
eine zweite Oberfläche 202.
Die erste Oberfläche 201 ist
mit vorbestimmten Verdrahtungsmustern 210 ausgebildet,
um die Mikrospiegeleinheiten X2' unabhängig voneinander
anzusteuern. Jedes der Verdrahtungsmuster 210 dient einer
der Mikrospiegeleinheiten X2' und
schließt
vier Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d zum
Herstellen interner Verbindungen und vier Elektrodenkontaktflächen 212a bis 212d zum
Herstellen externer Verbindungen ein. Die Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d liegen
den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d gegenüber, die
jeweils in jeder der Mikrospiegeleinheiten X2' ausgebildet sind. All die anderen Anordnungen
für das
Verdrahtungssubstrat 200 sind die gleichen wie von der
Mikrospiegeleinheit X1.
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Die
Abstandshalter 300 sind zwischen den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats und den Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d des
Verdrahtungssubstrats platziert. All die anderen Anordnungen um
die Abstandshalter 300 herum sind die gleichen wie jene
in der Mikrospiegeleinheit X1.
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Wie
beschrieben, schließt
die Mikrospiegeleinheit X2 im Wesentlichen neun Mikrospiegeleinheiten
X1 ein, die zusammen in einem einzelnen Mikrospiegelsubstrat 100 und
in einem einzelnen Verdrahtungssubstrat 200 ausgebildet
sind. Gemäß der Mikrospiegeleinheit
X2, wie bereits vorher für
die Mikrospiegeleinheit X1 beschrieben, ist es daher möglich, jede
der Mikrospiegeleinheiten X2' anzusteuern,
wodurch ihre entsprechenden beweglichen Teile geschwenkt werden,
das heißt,
die spiegelförmigen
Bereiche 110 und die inneren Rahmen 120.
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Wie
beschrieben, besitzt die Mikrospiegeleinheit X2 Anordnungen zum
Reduzieren der Neigung der Mikrospiegeleinheit, groß zu werden,
während
dem beweglichen Teil der Mikrospiegeleinheit ermöglicht wird, sich entsprechend
zu bewegen. Insbesondere stellen gemäß der Mikrospiegeleinheit X2 die
Abstandshalter 300 eine elektrische Verbindung zwischen
dem elektrischen Weg, der in dem Mikrospiegelsubstrat 100 ausgebildet
ist, und dem Verdrahtungsmuster 210 bereit, das in dem
Verdrahtungssubstrat 200 ausgebildet ist. Zur gleichen
Zeit stellen die Abstandshalter 300 einen geeigneten Abstand
zwischen dem Mikrospiegelsubstrat 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200 bereit.
Ferner sind die Verdrah tung zum Ansteuern der beweglichen Teile
oder die spiegelförmigen
Bereiche 110 und die inneren Rahmen 120 nicht
in dem Mikrospiegelsubstrat 100 ausgebildet, in welchem
die beweglichen Teile selbst ausgebildet sind. Demzufolge wurde
eine Größenreduktion
für das
Mikrospiegelsubstrat 100 erreicht und somit für die Mikrospiegeleinheit
X2. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist das Mikrospiegelsubstrat 100 mit insgesamt neun Mikrospiegeleinheiten
X2' ausgebildet.
Gemäß der vorliegenden
Erfindung ergeben sich die gleichen Vorteile, wie sie für das zweite
Ausführungsbeispiel
beschrieben wurden, in Fällen,
in denen größere Anzahlen von
Mikrospiegeleinheiten X2' in
dem Mikrospiegelsubstrat 100 ausgebildet werden.
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8 bis
einschließlich 12 zeigen
ein Verfahren zum Herstellen der Mikrospiegeleinheit X2. Bei der
Herstellung der Mikrospiegeleinheit X2 wird zuerst, wie in 8 gezeigt,
ein Verdrahtungsmuster 210 auf einem Substrat 200' ausgebildet,
wodurch ein Verdrahtungssubstrat 200 hergestellt wird. Insbesondere
wird das Substrat 200' zuerst
mit einem Film aus Metallmaterial ausgebildet, indem eine Methode
wie beispielsweise Bespritzen und Galvanisieren verwendet wird,
und dann wird der Metallfilm mittels einer vorbestimmten Maske gemustert.
Das Verdrahtungsmuster 210, das in diesem Schritt geformt
wird, schließt
die Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d und
die Elektrodenkontaktflächen 212a bis 212d ein.
Das Substrat 200' kann
aus einem Halbleiter wie z.B. Si hergestellt sein, wie auch aus Keramik,
Glas, etc. Die Verdrahtung kann mit solchen Metallmaterialien wie
Au und Al geformt werden.
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Als
nächstes
werden, wie in 9 gezeigt, Kugelkontakthöcker 301,
hergestellt aus Au, auf den Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d ausgebildet, indem
eine Drahtverbindung verwendet wird. Es ist zu beachten, dass nachfolgend
eine Beschreibung in Bezug auf geformte Abschnitte der Mikrospiegeleinheit
X2 gemacht werden wird. Als nächstes,
wie in 10 gezeigt, werden Kugelkontakthöcker 302, hergestellt
aus Au, auf den Kugelkontakthöckern 301 ausgebildet,
indem eine Drahtverbindung verwendet wird, wodurch elektrisch leitfähige Abstandshalter 300 geformt
werden. Bei der Formung der Kugelkontakthöcker 301, 302 verbleiben
aufgrund der Art der Drahtverbindung kleine Vorsprünge oben
auf den Kugelkontakthöckern 301, 302,
wie in 9 und 10 gezeigt.
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Als
nächstes,
wie in 11 gezeigt, wird eine Nivellierung
durchgeführt,
so dass alle Abstandshalter 300 die gleiche Höhe besitzen.
Insbesondere werden die Vorsprünge
oben auf den Kugelkontakthöckern 302 auf
eine flache Oberfläche
von beispielsweise einer Platte aus Glas gedrückt, so dass die Vorsprünge flach
gemacht werden und die Abstandshalter 300 die gleiche Höhe besitzen.
Wie vorher für
die Mikrospiegeleinheit X1 beschrieben wurde, wird der bewegliche
Teil einschließlich
des spiegelförmigen
Bereichs 110 in Richtung auf das Verdrahtungssubstrat 220 tiefer
kommen, beispielsweise um 60 μm.
Somit müssen,
dass der bewegliche Teil nicht das Verdrahtungssubstrat 200 berührt, wenn
er bewegt wird, das Mikrospiegelsubstrat 100 und das Verdrahtungssubstrat 200 durch
z.B. 60 μm oder
mehr beabstandet sein. Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
wird solch ein wünschenswerter
Abstand durch Schichten der Kugelkontakthöcker in zwei Lagen bereitgestellt.
Insbesondere stellen die zweilagigen Kugelkontakthöcker 301, 302 nach
dem Nivellierungsschritt elektrisch leitfähige Abstandshalter bereit,
welche einen Abstand von z.B. 100 μm ermöglichen. Es sollte jedoch beachtet werden,
dass gemäß der vorliegenden
Erfindung die Anzahl von Kugelkontakthöckern, die pro elektrisch leitfähigem Abstandshalter
verwendet wird, entsprechend ausgewählt werden kann, in Übereinstimmung mit
dem Abstand, der zwischen dem Mikrospiegelsub strat 100 und
dem Verdrahtungssubstrat 200 erforderlich ist.
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Als
nächste,
wie in 12 gezeigt, werden die obersten
Bereiche der Abstandshalter 300 oder der Kugelkontakthöcker 302 mit
einem elektrisch leitfähigen,
wärmehärtenden
Klebemittel 303 aufgebracht. Um dies zu erreichen, kann
das Klebemittel 303 beispielsweise gleichmäßig auf
einer flachen Platte bis zu einer Dicke von 25 μm aufgebracht werden, und dann
wird diese Platte auf dem Verdrahtungssubstrat 200 mit
den Abstandshaltern 300 dazwischen platziert. Auf solch
eine Art und Weise kann das elektrisch leitfähige Klebemittel 303 oben
auf die Abstandshalter 300 gedruckt werden.
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Als
nächstes,
indem ein Flip-Chip-Bonder verwendet wird, werden das Mikrospiegelsubstrat 100 und
das Verdrahtungssubstrat 200, die bisher separat hergestellt
wurden, miteinander ausgerichtet. Das Mikrospiegelsubstrat 100 wird
auf dem Verdrahtungssubstrat 200 platziert und dann werden, wie
in 7 gezeigt, unter einem Druck und Wärme, das
Mikrospiegelsubstrat 100 und das Verdrahtungssubstrat 200 miteinander
gebonded, mit den Abstandshaltern 300 dazwischen. In diesem
Schritt härtet
das elektrisch leitfähige
Klebemittel 303 aus, wodurch die Abstandshalter 300 an
die Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats 100 gebondet werden. Demzufolge wird
das Verdrahtungsmuster 210 des Verdrahtungssubstrats 200 mit
den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats 100 elektrisch verbunden. Auf diese
Art und Weise wird die Mikrospiegeleinheit X2 hergestellt.
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13 und 14 zeigen
alternative Schritte, welche den Schritten in 12 folgen
können.
Zuerst wird in dem Schritt, der in 13 gezeigt
ist, auf das Verdrahtungssubstrat 200, das dem in 12 gezeigten
Schritt unterzogen wurde, ein wärmehärtendes
Klebemittel 401 aufgebracht. Das Klebemittel 401 kann
beispielsweise durch ein Epoxidklebemittel bereitgestellt werden.
Das Klebemittel 401 wird bis zu einer bestimmten Menge,
um die Abstandshalter 300 nicht abzudecken, und an vorbestimmten
Stellen auf dem Verdrahtungssubstrat 200 aufgebracht, welche dem
gemeinsamen äußeren Rahmen 130' des Mikrospiegelsubstrats 100 gegenüberliegen
sollen.
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Als
nächstes,
wie in 14 gezeigt, werden, indem ein
Flip-Chip-Bonder verwendet wird, das Mikrospiegelsubstrat 100 und
das Verdrahtungssubstrat 200, die bisher separat hergestellt
wurden, miteinander ausgerichtet. Das Mikrospiegelsubstrat 100 wird
auf dem Verdrahtungssubstrat 200 platziert und dann werden,
wie in 7 gezeigt, unter einem Druck und Erwärmung, das
Mikrospiegelsubstrat 100 und das Verdrahtungssubstrat 200 miteinander
gebonded, mit den Abstandshaltern 300 dazwischen. In diesem
Schritt härtet
das elektrisch leitfähige
Klebemittel 303 aus, wodurch die Abstandshalter 300 an die
Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats 100 gebondet werden. Demzufolge wird
das Verdrahtungsmuster 210 des Verdrahtungssubstrats 200 mit
den Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138d des
Mikrospiegelsubstrats 100 elektrisch verbunden. wenn das
Mikrospiegelsubstrat 100 auf dem Verdrahtungssubstrat 200 platziert
wird, fixiert eine Haftung, welche durch das Klebemittel 401 bereitgestellt
wird, das Mikrospiegelsubstrat 100 locker auf dem Verdrahtungssubstrat 200.
Nachdem das Klebemittel 401 zwischen dem gemeinsamen äußeren Rahmen 130' des Mikrospiegelsubstrats 100 und
dem Verdrahtungssubstrat 200 ausgehärtet ist, aufgrund des Drucks
und der Wärme,
die aufgebracht werden, hilft das Klebemittel 401 dem Mikrospiegelsubstrat 100 und
dem Verdrahtungssubstrat 200 zusammenzuhalten. Die Mikrospiegeleinheit
X2 kann auch auf diese Art und Weise hergestellt werden.
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In
der Mikrospiegeleinheit X2, wie in 15 gezeigt,
können
zusätzliche
Abstandshalter 300' zwischen
dem Mikrospiegelsubstrat 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200 ausgebildet
sein. In diesem Fall werden die zusätzlichen Abstandshalter 300' zwischen dem
gemeinsamen äußeren Rahmen 130' des Mikrospiegelsubstrats 100 und
dem Verdrahtungssubstrat 200 ausgebildet. Die zusätzlichen
Abstandshalter 300' können durch
Lotkontakthöcker, überzogenes
Metall, Trockenfilmabdeckung, Glas, Harzkugelabstandshalter, etc.
bereitgestellt werden. Wenn die zusätzlichen Abstandshalter 300' aus einem Metallmaterial
wie z.B. Lot geformt sind, ist es bevorzugt, dass vorher auf dem
gemeinsamen äußeren Rahmen 130' und dem Verdrahtungssubstrat 200 Metallkontaktflächen an
Stellen ausgebildet werden, an denen die zusätzlichen Abstandshalter geformt werden
sollen. Dadurch soll eine ausreichende Bondingfestigkeit der Abstandshalter 300 mit
dem gemeinsamen äußeren Rahmen 130' und dem Verdrahtungssubstrat 200 erhalten
werden. Des Weiteren, wenn die zusätzlichen Abstandshalter 300' aus einem Metallmaterial
geformt sind, wie z.B. Lot, wird eine Formung der zusätzlichen
Abstandshalter 300' durchgeführt, so
dass die zusätzlichen
Abstandshalter 300' das
Verdrahtungsmuster 210 auf dem Verdrahtungssubstrat 200 nicht
mit dem elektrischen Weg kurzschließen, der auf dem Mikrospiegelsubstrat 100 geformt
ist.
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Das
Bonden der Abstandshalter 300 mit den Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d und/oder den
Elektrodenkontaktflächen 138a bis 138b kann beim
Bonden mittels Ultraschall zwischen der Au-Kontaktfläche und
dem Au-Kontakthöcker erreicht
werden, als eine Alternative zu dem vorher beschriebenen Verfahren.
Als eine weitere Alternative kann nur ein Druckkontakt zwischen
den Kontaktflächen
und den Abstandshaltern 300 bestehen. In diesem Fall wird
das mechanische Bonden zwischen dem Mikrospiegelsubstrat 100 und
dem Verdrahtungssubstrat 200 an anderer Stelle erreicht,
z.B. durch das in 14 gezeigte Klebemittel 401,
das an anderen Stellen aufgebracht wird. Die Abstandshalter, die
durch die Au Kontakthöckerkugeln 301, 302 bereitgestellt
werden, können
stattdessen durch Einzeltropfenlotkontakthöcker 304 bereitgestellt
werden. Indem eine Galvanisierungstechnik oder eine Rasterdrucktechnik
mit ausgewähltem
Material für
die Formung der Lotkontakthöcker
auf den Elektroden verwendet wird, ist es möglich, die Abstandshalter 300 hergestellt
aus Einzeltropfenlotkontakthöckern 304 zu
formen.
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17 ist
eine unvollständige
Schnittansicht einer Mikrospiegeleinheit X3 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Mikrospiegeleinheit X3 schließt ein Verdrahtungssubstrat 200 ein,
das eine Anordnung verwendet, die sich von jener der Mikrospiegeleinheit
X2 unterscheidet, schließt
aber das gleiche Mikrospiegelsubstrat 100 und die gleichen
elektrisch leitfähigen
Abstandshalter 300 ein, wie jene, welche in der Mikrospiegeleinheit
X2 verwendet werden. Jedoch werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
die elektrisch leitfähigen
Abstandshalter 300 durch die Einzeltropfenlotkontakthöcker 304 bereitgestellt.
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Das
Verdrahtungssubstrat 200 der Mikrospiegeleinheit X3 besitzt
eine erste Oberfläche 201 und
eine zweite Oberfläche 202.
Die erste Oberfläche 201 ist
mit einem Aufnahmebereich 203 geformt. Der Aufnahmebereich 203 ist
an einer Stelle und mit einer Tiefe ausgebildet, um den spiegelförmigen Bereich 110 und
den inneren Rahmen 120 des Mikrospiegelsubstrats 100 unterzubringen.
Da der Aufnahmebereich 203 wie beschrieben ausgebildet
ist, können
die Abstandhalter 300 der Mikrospiegeleinheit X3 eine Höhe besitzen,
die kürzer
ist als die Höhe, die
durch die Abstandshalter 300 in der Mikrospiegeleinheit
X1 und der Mikrospiegeleinheit X2 erforderlich ist, welche den gleichen
spiegelförmigen
Bereich 100 und den inneren Rahmen 120 benutzen.
Somit kann der Einzeltropfenlotkontakthöcker 304 mit einer relativ
geringen Höhe
ausreichend als Abstandshalter 300 dienen.
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Die
Formung des Aufnahmebereichs 203 verringert das Gebiet
für die
Formung des Verdrahtungsmusters 210 auf der ersten Oberfläche 201 des Verdrahtungssubstrats 200.
Um dies zu kompensieren, wird in der Mikrospiegeleinheit X3 ein
Verdrahtungsmuster 210 auch auf der zweiten Oberfläche 202 des
Verdrahtungssubstrats 200 ausgebildet. Mit dieser Anordnung
werden das Verdrahtungsmuster 210 in der ersten Oberfläche 201 und
das Verdrahtungsmuster 210 in der zweiten Oberfläche 202 durch
einen elektrischen Leiter 220 elektrisch miteinander verbunden,
welcher das Verdrahtungssubstrat 200 durchdringt. Das Verdrahtungsmuster 210 in
der ersten Oberfläche 201 kann
nur die Elektrodenkontaktflächen 211a bis 211d einschließen, welche durch
die Abstandshalter 300 kontaktiert werden sollen. Das Verdrahtungsmuster 210 in
der zweiten Oberfläche 202 schließt die Elektrodenkontaktflächen 212a bis 212d für externe
Verbindungen ein. Die Elektrodenkontaktflächen 212 schließen beispielsweise
Lotkontakthöcker 230 für externe
Verbindungen ein.
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Gemäß dem ersten
bis einschließlich
dem dritten Ausführungsbeispiel,
die oben beschrieben werden, besitzt der Mikrospiegel zwei Schwenkachsen
und die Elektroden besitzen eine kammähnliche Struktur. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch auch bei anderen Typen von Mikrospiegeln angewendet werden,
wie z.B. dem Eben-und-Parallel-Typ (engl. flat-and-parallel type). Ferner
werden gemäß dem Verfahren
zum Herstellen der Mikrospiegeleinheit X2, das vorher beschrieben
wird, die Abstandshalter 300 auf dem Verdrahtungssubstrat 200 geformt,
bevor das Mikrospiegelsubstrat 100 mit dem Verdrahtungssubstrat 200 gebonded
wird. Jedoch können gemäß der vorliegenden
Erfindung die Abstandshalter 300 auf dem Verdrahtungssubstrat 200 geformt werden,
bevor das Mikrospiegelsubstrat 100 mit dem Verdrahtungssubstrat 200 gebonded
wird. Als eine weitere Alternative können beide Substrate mit einem
Teil der Abstandshalter 300 geformt werden und die Abstandshalter 300 können beim
Bonden zwischen dem Mikrospiegelsubstrat 100 und dem Verdrahtungssubstrat 200 fertig
gestellt werden. Die Mikrospiegeleinheiten X1, X3 können auch
mit den gleichen Herstellungsverfahren hergestellt werden, wie für die Mikrospiegeleinheit
X2 beschrieben, einschließlich
alternativer Verfahren, die hier oben beschrieben werden.