JP2003270555A - プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents
プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法Info
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- JP2003270555A JP2003270555A JP2002072026A JP2002072026A JP2003270555A JP 2003270555 A JP2003270555 A JP 2003270555A JP 2002072026 A JP2002072026 A JP 2002072026A JP 2002072026 A JP2002072026 A JP 2002072026A JP 2003270555 A JP2003270555 A JP 2003270555A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電磁力を利用して内外の可動板を揺動動作す
る２次元走査型のプレーナ型アクチュエータにおける外
内の可動板の共振周波数比を大きくして、光をラスタ走
査できるようにする。 【解決手段】 外側可動板２３を軸支する外側トーショ
ンバー２２を、剛性が低く共振周波数の低いポリイミド
で形成し、内側可動板２５を軸支する内側トーションバ
ー２４を、ポリイミドより剛性が高く共振周波数の高い
シリコンで形成する。このように、外側トーションバー
２２と内側トーションバー２４とを剛性の異なる材料で
形成することにより、共振周波数比を大きくできる。
る２次元走査型のプレーナ型アクチュエータにおける外
内の可動板の共振周波数比を大きくして、光をラスタ走
査できるようにする。 【解決手段】 外側可動板２３を軸支する外側トーショ
ンバー２２を、剛性が低く共振周波数の低いポリイミド
で形成し、内側可動板２５を軸支する内側トーションバ
ー２４を、ポリイミドより剛性が高く共振周波数の高い
シリコンで形成する。このように、外側トーションバー
２２と内側トーションバー２４とを剛性の異なる材料で
形成することにより、共振周波数比を大きくできる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プレーナ型アクチ
ュエータ及びその製造方法に関し、特に、半導体製造技
術を応用したマイクロマシニング技術で製造する２次元
走査型のプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法に
関する。
ュエータ及びその製造方法に関し、特に、半導体製造技
術を応用したマイクロマシニング技術で製造する２次元
走査型のプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】この種のプレーナ型アクチュエータは、
レーザ光等の光ビームの偏向走査等に利用され、電磁力
を利用する電磁型や静電力を利用する静電型等がある。
以下に、電磁型のアクチュエータの例を説明する。プレ
ーナ型電磁アクチュエータとしては、本出願人により先
に提案された例えば特許公報第２７２２３１４号に記載
されたものがあり、図１１にその構成を示し説明する。
レーザ光等の光ビームの偏向走査等に利用され、電磁力
を利用する電磁型や静電力を利用する静電型等がある。
以下に、電磁型のアクチュエータの例を説明する。プレ
ーナ型電磁アクチュエータとしては、本出願人により先
に提案された例えば特許公報第２７２２３１４号に記載
されたものがあり、図１１にその構成を示し説明する。
【０００３】この２次元走査型のプレーナ型電磁アクチ
ュエータは、シリコン基板の固定部１に外側トーション
バー２で枠状の外側可動板３を揺動可能に軸支し、外側
可動板３に外側トーションバー２と軸方向が直交する内
側トーションバー４で揺動可能に平板状の内側可動板５
を軸支する。これら固定部１、外側及び内側トーション
バー２，４及び外側及び内側可動板３，５は、半導体基
板で一体に形成する。外側可動板３には、通電により磁
界を発生する駆動コイル６（図では模式的に１本線で示
す）を形成し、駆動コイル６は、固定部１に形成した一
対の外側電極端子７Ａ，７Ａに外側トーションバー２の
一方を介して電気的に接続する。内側可動板５には、中
央部に反射ミラー８を形成し、その周縁部に通電により
磁界を発生する駆動コイル９（図では模式的に１本線で
示す）を形成する。駆動コイル９は、内側トーションバ
ー４の一方から外側可動板３部分を通り、外側トーショ
ンバー２の他方側を介して固定部１の一対の内側電極端
子１０Ａ，１０Ｂに電気的に接続する。更に、互いに対
をなす静磁界発生手段（例えば永久磁石）を、外側及び
内側トーションバー２，４の軸方向とそれぞれ平行な各
可動板３，５の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用す
るよう可動板周囲に設ける。図１１の例では、一対の永
久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂを、固定部１の
上下に陽極接合する、例えばガラス等からなる上側絶縁
基板１５及び下側絶縁基板１６に、静磁界が駆動コイル
６，９を可動板と平行な方向に横切るよう上下に位置を
ずらすようにして配置してある。
ュエータは、シリコン基板の固定部１に外側トーション
バー２で枠状の外側可動板３を揺動可能に軸支し、外側
可動板３に外側トーションバー２と軸方向が直交する内
側トーションバー４で揺動可能に平板状の内側可動板５
を軸支する。これら固定部１、外側及び内側トーション
バー２，４及び外側及び内側可動板３，５は、半導体基
板で一体に形成する。外側可動板３には、通電により磁
界を発生する駆動コイル６（図では模式的に１本線で示
す）を形成し、駆動コイル６は、固定部１に形成した一
対の外側電極端子７Ａ，７Ａに外側トーションバー２の
一方を介して電気的に接続する。内側可動板５には、中
央部に反射ミラー８を形成し、その周縁部に通電により
磁界を発生する駆動コイル９（図では模式的に１本線で
示す）を形成する。駆動コイル９は、内側トーションバ
ー４の一方から外側可動板３部分を通り、外側トーショ
ンバー２の他方側を介して固定部１の一対の内側電極端
子１０Ａ，１０Ｂに電気的に接続する。更に、互いに対
をなす静磁界発生手段（例えば永久磁石）を、外側及び
内側トーションバー２，４の軸方向とそれぞれ平行な各
可動板３，５の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用す
るよう可動板周囲に設ける。図１１の例では、一対の永
久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂを、固定部１の
上下に陽極接合する、例えばガラス等からなる上側絶縁
基板１５及び下側絶縁基板１６に、静磁界が駆動コイル
６，９を可動板と平行な方向に横切るよう上下に位置を
ずらすようにして配置してある。
【０００４】かかる構成の電磁アクチュエータは、駆動
コイル６，９に電流を流すことにより発生する磁界と、
永久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂの作る静磁界
との相互作用により可動板３，５を駆動する。即ち、可
動板３，５の両側では、永久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４
Ａ，１４Ｂによって可動板３，５の平面に沿って駆動コ
イル６，９を横切るような方向に静磁界を形成する。こ
の静磁界中の駆動コイル６，９に電流を流すと、可動板
３，５の両端に、電流・磁束密度・力のフレミングの左
手の法則に従った方向に電磁力が作用して可動板３，５
が回動する。可動板３，５が回動するとトーションバー
２，４が捩じられてばね反力が発生し、電磁力とばね反
力が釣り合う位置まで可動板３，５が回動する。可動板
３，５の回動角は駆動コイル６，９に流れる電流に比例
し、電流を制御することで可動板３，５の回動角を制御
できる。そして、駆動コイル６，９に流す交流電流の周
波数を、トーションバー２，４の材質、形状等で規定さ
れる共振周波数と同じ周波数とすることにより、その電
流値における最大の回動角が得られる。これにより、反
射ミラー８に入射するレーザ光等の光の反射方向を自由
に制御でき、可動板３，５を連続的に反復動作させるこ
とで、レーザ光のスキャニング等、光の走査が可能とな
る。
コイル６，９に電流を流すことにより発生する磁界と、
永久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂの作る静磁界
との相互作用により可動板３，５を駆動する。即ち、可
動板３，５の両側では、永久磁石１１Ａ，１１Ｂ〜１４
Ａ，１４Ｂによって可動板３，５の平面に沿って駆動コ
イル６，９を横切るような方向に静磁界を形成する。こ
の静磁界中の駆動コイル６，９に電流を流すと、可動板
３，５の両端に、電流・磁束密度・力のフレミングの左
手の法則に従った方向に電磁力が作用して可動板３，５
が回動する。可動板３，５が回動するとトーションバー
２，４が捩じられてばね反力が発生し、電磁力とばね反
力が釣り合う位置まで可動板３，５が回動する。可動板
３，５の回動角は駆動コイル６，９に流れる電流に比例
し、電流を制御することで可動板３，５の回動角を制御
できる。そして、駆動コイル６，９に流す交流電流の周
波数を、トーションバー２，４の材質、形状等で規定さ
れる共振周波数と同じ周波数とすることにより、その電
流値における最大の回動角が得られる。これにより、反
射ミラー８に入射するレーザ光等の光の反射方向を自由
に制御でき、可動板３，５を連続的に反復動作させるこ
とで、レーザ光のスキャニング等、光の走査が可能とな
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ光等
の光を２次元走査してレーザレーダ等の物体検知や絵や
文字等の画像表示を行うには、ラスタ走査で行うのが一
般的であり、この場合、水平走査と垂直走査の周波数比
は大きい方がよい。しかしながら、上述した従来のプレ
ーナ型アクチュエータは、外側と内側のトーションバー
２，４が同一の材料（半導体基板材料と同じシリコン）
で形成されているため、断面形状等を異ならせたとして
もその剛性を大きく変化させることが難しい。このた
め、外側可動板３と内側可動板５の共振周波数比を大き
くとれず、ラスタ走査しようとすると走査軌跡がリサー
ジュ曲線になってしまう。そのため、従来のプレーナ型
アクチュエータで物体検知や画像表示を行おうとする
と、リサージュ曲線を制御する必要があるが、リサージ
ュ曲線はわずかな周波数の違いにより曲線形状が大きく
変わるため制御が難しいという問題がある。
の光を２次元走査してレーザレーダ等の物体検知や絵や
文字等の画像表示を行うには、ラスタ走査で行うのが一
般的であり、この場合、水平走査と垂直走査の周波数比
は大きい方がよい。しかしながら、上述した従来のプレ
ーナ型アクチュエータは、外側と内側のトーションバー
２，４が同一の材料（半導体基板材料と同じシリコン）
で形成されているため、断面形状等を異ならせたとして
もその剛性を大きく変化させることが難しい。このた
め、外側可動板３と内側可動板５の共振周波数比を大き
くとれず、ラスタ走査しようとすると走査軌跡がリサー
ジュ曲線になってしまう。そのため、従来のプレーナ型
アクチュエータで物体検知や画像表示を行おうとする
と、リサージュ曲線を制御する必要があるが、リサージ
ュ曲線はわずかな周波数の違いにより曲線形状が大きく
変わるため制御が難しいという問題がある。
【０００６】本発明は上記問題点に着目してなされたも
ので、外側可動板と内側可動板の共振周波数比を大きく
でき、光の偏向走査等に利用する場合にラスタ走査を可
能とするプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法を
提供することを目的とする。
ので、外側可動板と内側可動板の共振周波数比を大きく
でき、光の偏向走査等に利用する場合にラスタ走査を可
能とするプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、固
定部に外側トーションバーで揺動可能に軸支した枠状の
外側可動板と、該外側可動板に前記外側トーションバー
と軸方向が直交する内側トーションバーで揺動可能に軸
支した内側可動板と、前記各可動板を駆動する駆動手段
とを備えたアクチュエータにおいて、前記外側トーショ
ンバーと内側トーションバーを剛性の異なる材料で形成
したことを特徴とする。
定部に外側トーションバーで揺動可能に軸支した枠状の
外側可動板と、該外側可動板に前記外側トーションバー
と軸方向が直交する内側トーションバーで揺動可能に軸
支した内側可動板と、前記各可動板を駆動する駆動手段
とを備えたアクチュエータにおいて、前記外側トーショ
ンバーと内側トーションバーを剛性の異なる材料で形成
したことを特徴とする。
【０００８】かかる構成では、外側可動板と内側可動板
の共振周波数比を大きくすることが可能となるので、光
走査用のアクチュエータに適用した場合にラスタ走査が
容易に可能となる。前記駆動手段は、具体的には請求項
２のように、前記各可動板にそれぞれ設けた駆動コイル
と、前記各駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手
段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより
発生する電磁力により前記各可動板をそれぞれ駆動する
構成とするとよい。
の共振周波数比を大きくすることが可能となるので、光
走査用のアクチュエータに適用した場合にラスタ走査が
容易に可能となる。前記駆動手段は、具体的には請求項
２のように、前記各可動板にそれぞれ設けた駆動コイル
と、前記各駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生手
段とを備え、前記各駆動コイルに電流を流すことにより
発生する電磁力により前記各可動板をそれぞれ駆動する
構成とするとよい。
【０００９】請求項３のように、前記外側トーションバ
ーと内側トーションバーのいずれか一方を、剛性を決定
する主材料としてシリコンを用いて形成し、他方を、剛
性を決定する主材料として前記シリコンより剛性の低い
材料を用いて形成する構成とするとよい。また、請求項
５のように、シリコンの代わりに、当該シリコンより剛
性の高い弾性材料、例えば窒化ケイ素、アルミナ、窒化
アルミ及びジルコニア等を用いる構成としてもよい。
ーと内側トーションバーのいずれか一方を、剛性を決定
する主材料としてシリコンを用いて形成し、他方を、剛
性を決定する主材料として前記シリコンより剛性の低い
材料を用いて形成する構成とするとよい。また、請求項
５のように、シリコンの代わりに、当該シリコンより剛
性の高い弾性材料、例えば窒化ケイ素、アルミナ、窒化
アルミ及びジルコニア等を用いる構成としてもよい。
【００１０】請求項４のように、前記シリコンを主材料
とするトーションバー側の少なくとも上面に、耐衝撃性
の高い材料で形成した保護層を設けるとよい。また、請
求項６のように、前記シリコンより剛性の高い弾性材料
を主材料とするトーションバー側の少なくとも上面に、
耐衝撃性の高い材料で形成した保護層を設ける構成とす
るとよい。保護層としては、具体的には請求項１０のよ
うに、ポリイミドを用いればよい。
とするトーションバー側の少なくとも上面に、耐衝撃性
の高い材料で形成した保護層を設けるとよい。また、請
求項６のように、前記シリコンより剛性の高い弾性材料
を主材料とするトーションバー側の少なくとも上面に、
耐衝撃性の高い材料で形成した保護層を設ける構成とす
るとよい。保護層としては、具体的には請求項１０のよ
うに、ポリイミドを用いればよい。
【００１１】かかる構成では、剛性の高い材料を主材料
とするトーションバー側の耐衝撃性が向上するようにな
り、脆性破壊等に対する強度が向上するようになる。請
求項７の発明では、前記シリコンより剛性の低い材料を
弾性材料、例えばポリイミド、ポリプロピレン、弗化樹
脂等のような有機材料とするとよい。この場合、請求項
８のように、前記弾性材料を主材料とするトーションバ
ー側に、軸ずれ防止用補強材として前記弾性材料より剛
性の高い材料を設けるとよい。
とするトーションバー側の耐衝撃性が向上するようにな
り、脆性破壊等に対する強度が向上するようになる。請
求項７の発明では、前記シリコンより剛性の低い材料を
弾性材料、例えばポリイミド、ポリプロピレン、弗化樹
脂等のような有機材料とするとよい。この場合、請求項
８のように、前記弾性材料を主材料とするトーションバ
ー側に、軸ずれ防止用補強材として前記弾性材料より剛
性の高い材料を設けるとよい。
【００１２】かかる構成では、剛性の低いトーションバ
ー側の軸ずれを抑制でき、このトーションバーで軸支さ
れる可動板の揺動動作が安定するようになる。前記軸ず
れ防止用補強材としては、請求項９のように、シリコ
ン、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ及びジルコニア
等を用いるようにするとよい。請求項１１の発明では、
前記外側トーションバーと内側トーションバーのいずれ
か一方を、剛性を決定する主材料としてシリコンを用い
て形成し、他方を、剛性を決定する主材料として前記シ
リコンより剛性の高い弾性材料を用いて形成する構成と
した。
ー側の軸ずれを抑制でき、このトーションバーで軸支さ
れる可動板の揺動動作が安定するようになる。前記軸ず
れ防止用補強材としては、請求項９のように、シリコ
ン、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ及びジルコニア
等を用いるようにするとよい。請求項１１の発明では、
前記外側トーションバーと内側トーションバーのいずれ
か一方を、剛性を決定する主材料としてシリコンを用い
て形成し、他方を、剛性を決定する主材料として前記シ
リコンより剛性の高い弾性材料を用いて形成する構成と
した。
【００１３】具体的には請求項１２のように、前記シリ
コンより剛性の高い弾性材料が、窒化ケイ素、アルミ
ナ、窒化アルミ及びジルコニア等のうちいずれか１つで
ある。また、請求項１３のように、前記両トーションバ
ーの少なくとも上面に、耐衝撃性の高い材料で形成した
保護層、例えば請求項１４のようにポリイミドからなる
保護層を設けるとよい。
コンより剛性の高い弾性材料が、窒化ケイ素、アルミ
ナ、窒化アルミ及びジルコニア等のうちいずれか１つで
ある。また、請求項１３のように、前記両トーションバ
ーの少なくとも上面に、耐衝撃性の高い材料で形成した
保護層、例えば請求項１４のようにポリイミドからなる
保護層を設けるとよい。
【００１４】かかる構成では、各トーションバーの耐衝
撃性が向上するようになり、脆性破壊等に対する強度が
向上するようになる。本発明のプレーナ型アクチュエー
タの製造方法は、請求項１５のように、外側トーション
バーと内側トーションバーによりそれぞれ軸支される外
側可動板及び内側可動板を形成する工程と、互いに剛性
の異なる材料からなり前記外側可動板及び内側可動板を
固定部に軸支する外側トーションバー及び内側トーショ
ンバーを形成する工程と、前記外側可動板と内側可動板
を駆動する駆動手段を形成する工程とを備えることを特
徴とする。
撃性が向上するようになり、脆性破壊等に対する強度が
向上するようになる。本発明のプレーナ型アクチュエー
タの製造方法は、請求項１５のように、外側トーション
バーと内側トーションバーによりそれぞれ軸支される外
側可動板及び内側可動板を形成する工程と、互いに剛性
の異なる材料からなり前記外側可動板及び内側可動板を
固定部に軸支する外側トーションバー及び内側トーショ
ンバーを形成する工程と、前記外側可動板と内側可動板
を駆動する駆動手段を形成する工程とを備えることを特
徴とする。
【００１５】駆動手段を形成する工程は、請求項１６の
ように、前記外側可動板と内側可動板にそれぞれ駆動コ
イルを形成する工程と、前記駆動コイルに静磁界を作用
する静磁界発生手段を固定する工程とを備える。前記可
動板を形成する工程は、請求項１７のように、半導体基
板のトーションバー形成部分を除いて基板の下面から上
面に向けて異方性エッチングより貫通させて形成すると
よい。
ように、前記外側可動板と内側可動板にそれぞれ駆動コ
イルを形成する工程と、前記駆動コイルに静磁界を作用
する静磁界発生手段を固定する工程とを備える。前記可
動板を形成する工程は、請求項１７のように、半導体基
板のトーションバー形成部分を除いて基板の下面から上
面に向けて異方性エッチングより貫通させて形成すると
よい。
【００１６】前記トーションバーを形成する工程は、請
求項１８のように、前記外側及び内側トーションバー形
成部分のどちらか一方に相当する半導体基板上面部分
に、半導体基板と剛性の異なる材料を積層し、他方のト
ーションバー形成部分を除いて半導体基板の下面から上
面に向けて異方性エッチングして半導体基板を除去し
て、半導体基板材料からなるトーションバーと当該半導
体基板材料と剛性の異なる前記材料からなるトーション
バーをそれぞれ形成するとよい。
求項１８のように、前記外側及び内側トーションバー形
成部分のどちらか一方に相当する半導体基板上面部分
に、半導体基板と剛性の異なる材料を積層し、他方のト
ーションバー形成部分を除いて半導体基板の下面から上
面に向けて異方性エッチングして半導体基板を除去し
て、半導体基板材料からなるトーションバーと当該半導
体基板材料と剛性の異なる前記材料からなるトーション
バーをそれぞれ形成するとよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１に、本発明に係るプレーナ型ア
クチュエータの第１実施形態の要部平面図を示す。図１
において、本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ
２０は、シリコン基板の固定部２１に外側トーションバ
ー２２で枠状の外側可動板２３を揺動可能に軸支し、外
側可動板２３に外側トーションバー２２と軸方向が直交
する内側トーションバー２４で揺動可能に平板状の内側
可動板２５を軸支する。外側可動板２３には、通電によ
り磁界を発生する外側駆動コイル２６（図１では点線で
模式的に１本線で示す）を形成し、外側駆動コイル２６
は、固定部２１に形成した一対の外側電極端子２７Ａ，
２７Ａに外側トーションバー２２の一方を介して電気的
に接続する。内側可動板２５には、表面周縁部に通電に
より磁界を発生する内側駆動コイル２８（図１では点線
で模式的に１本線で示す）を形成し、裏面全面にアルミ
ニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー２９（図４
（Ｈ）に示す）を形成する。内側駆動コイル２８は、内
側トーションバー２４の一方から外側可動板２３部分を
通り、外側トーションバー２２の他方側を介して固定部
２１の一対の内側電極端子３０Ａ，３０Ｂに電気的に接
続する。尚、図示を省略するが、外側及び内側トーショ
ンバー２２，２４の軸方向とそれぞれ平行な各可動板２
３，２５の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用する静
磁界発生手段として例えば図１１に示す永久磁石１１
Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂを、従来同様に可動板２
３，２５の周囲に配置してある。尚、反射ミラー２９
は、従来と同様に内側可動板２５の表面側に形成しても
よいことは言うまでもない。
基づいて説明する。図１に、本発明に係るプレーナ型ア
クチュエータの第１実施形態の要部平面図を示す。図１
において、本実施形態のプレーナ型電磁アクチュエータ
２０は、シリコン基板の固定部２１に外側トーションバ
ー２２で枠状の外側可動板２３を揺動可能に軸支し、外
側可動板２３に外側トーションバー２２と軸方向が直交
する内側トーションバー２４で揺動可能に平板状の内側
可動板２５を軸支する。外側可動板２３には、通電によ
り磁界を発生する外側駆動コイル２６（図１では点線で
模式的に１本線で示す）を形成し、外側駆動コイル２６
は、固定部２１に形成した一対の外側電極端子２７Ａ，
２７Ａに外側トーションバー２２の一方を介して電気的
に接続する。内側可動板２５には、表面周縁部に通電に
より磁界を発生する内側駆動コイル２８（図１では点線
で模式的に１本線で示す）を形成し、裏面全面にアルミ
ニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー２９（図４
（Ｈ）に示す）を形成する。内側駆動コイル２８は、内
側トーションバー２４の一方から外側可動板２３部分を
通り、外側トーションバー２２の他方側を介して固定部
２１の一対の内側電極端子３０Ａ，３０Ｂに電気的に接
続する。尚、図示を省略するが、外側及び内側トーショ
ンバー２２，２４の軸方向とそれぞれ平行な各可動板２
３，２５の対辺の駆動コイル部分に静磁界が作用する静
磁界発生手段として例えば図１１に示す永久磁石１１
Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂを、従来同様に可動板２
３，２５の周囲に配置してある。尚、反射ミラー２９
は、従来と同様に内側可動板２５の表面側に形成しても
よいことは言うまでもない。
【００１８】本実施形態の電磁アクチュエータ２０は、
外側トーションバー２２と内側トーションバー２４を、
剛性の異なる材料で形成してある。例えば内側トーショ
ンバー２４は、剛性が高く共振周波数の高い材料、例え
ば半導体基板と同じシリコンで形成し、外側トーション
バー２２は、剛性が低く共振周波数の低い弾性材料とし
て例えばポリイミドで形成してある。尚、前記剛性が低
く共振周波数の低い弾性材料としては、有機材料が好ま
しく、有機材料のうち前記ポリイミドの他には、ポリプ
ロピレン、弗化樹脂等が好ましい。また、トーションバ
ー部分に駆動コイル部分を配線するので、前記弾性材料
は絶縁性を有することが望ましい。
外側トーションバー２２と内側トーションバー２４を、
剛性の異なる材料で形成してある。例えば内側トーショ
ンバー２４は、剛性が高く共振周波数の高い材料、例え
ば半導体基板と同じシリコンで形成し、外側トーション
バー２２は、剛性が低く共振周波数の低い弾性材料とし
て例えばポリイミドで形成してある。尚、前記剛性が低
く共振周波数の低い弾性材料としては、有機材料が好ま
しく、有機材料のうち前記ポリイミドの他には、ポリプ
ロピレン、弗化樹脂等が好ましい。また、トーションバ
ー部分に駆動コイル部分を配線するので、前記弾性材料
は絶縁性を有することが望ましい。
【００１９】図２の（Ａ）に外側トーションバー２２の
断面状態を示し、（Ｂ）に内側トーションバー２４の断
面状態を示す。尚、図２（Ａ）では、後述する製造工程
において残存する酸化膜（ＳｉＯ2）は図示を省略す
る。かかる構成の電磁アクチュエータ２０によれば、外
側可動板２３を低い共振周波数で駆動し、内側可動板２
５を高い共振周波数で駆動することが可能となり、外側
可動板２３と内側可動板２５の共振周波数比が大きくと
れる。従って、外側可動板２３と内側可動板２５を駆動
制御してレーザ光のラスタ走査が容易に可能となり、レ
ーザ光等を利用した物体検知や画像表示のための光走査
装置に好適な電磁アクチュエータが提供できる。また、
ポリイミドは剛性が低く、小さい力で所定の位置に可動
板を停止させることが可能であるので、外側可動板２３
をステップ的に回動動作させることが可能となり、レー
ザ光の水平走査が可能となる。また、ポリイミドは耐衝
撃性が良好であり、外側トーションバー２２の脆性破壊
等に対する耐久性を向上できる。また、内側可動板２５
が、内側トーションバー２４と一体に剛性の高いシリコ
ンで形成されているので、反り等の変形を抑制できる。
断面状態を示し、（Ｂ）に内側トーションバー２４の断
面状態を示す。尚、図２（Ａ）では、後述する製造工程
において残存する酸化膜（ＳｉＯ2）は図示を省略す
る。かかる構成の電磁アクチュエータ２０によれば、外
側可動板２３を低い共振周波数で駆動し、内側可動板２
５を高い共振周波数で駆動することが可能となり、外側
可動板２３と内側可動板２５の共振周波数比が大きくと
れる。従って、外側可動板２３と内側可動板２５を駆動
制御してレーザ光のラスタ走査が容易に可能となり、レ
ーザ光等を利用した物体検知や画像表示のための光走査
装置に好適な電磁アクチュエータが提供できる。また、
ポリイミドは剛性が低く、小さい力で所定の位置に可動
板を停止させることが可能であるので、外側可動板２３
をステップ的に回動動作させることが可能となり、レー
ザ光の水平走査が可能となる。また、ポリイミドは耐衝
撃性が良好であり、外側トーションバー２２の脆性破壊
等に対する耐久性を向上できる。また、内側可動板２５
が、内側トーションバー２４と一体に剛性の高いシリコ
ンで形成されているので、反り等の変形を抑制できる。
【００２０】次に、上記第１実施形態のプレーナ型電磁
アクチュエータの製造工程を、図３及び図４の概略図を
参照しながら説明する。尚、図３及び図４の図は、図１
のＡ−Ｏ−Ｂに沿った断面を示す。例えば厚さ４００μ
ｍのシリコン基板１０１の上下面を熱酸化して厚さ１μ
ｍの酸化膜（ＳｉＯ2）１０２を形成する（ａ工程）。
アクチュエータの製造工程を、図３及び図４の概略図を
参照しながら説明する。尚、図３及び図４の図は、図１
のＡ−Ｏ−Ｂに沿った断面を示す。例えば厚さ４００μ
ｍのシリコン基板１０１の上下面を熱酸化して厚さ１μ
ｍの酸化膜（ＳｉＯ2）１０２を形成する（ａ工程）。
【００２１】次に、シリコン基板１０１表面側の酸化膜
１０２上にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を２
μｍの厚さで形成し、駆動コイル２６，２９、固定部２
１上に形成する電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０
Ｂ、所定のトーションバー部分に形成する配線部分（図
示せず）及びコンタクト部にそれぞれ相当する部分を、
ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチ
ングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、
電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂに相当するア
ルミニウム層（図示せず）、１層目の駆動コイル２６，
２９にそれぞれ相当するアルミニウム層１０３ａ，１０
４ａ、駆動コイル２６，２９と電極端子２７Ａ，２７
Ｂ、３０Ａ，３０Ｂとを接続する配線部分、１層目のコ
ンタクト部１０５ａが形成される。尚、図示しないが外
側駆動コイル２６のコンタクト部も外側可動板２３に相
当する部位に形成される（工程ｂ）。
１０２上にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を２
μｍの厚さで形成し、駆動コイル２６，２９、固定部２
１上に形成する電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０
Ｂ、所定のトーションバー部分に形成する配線部分（図
示せず）及びコンタクト部にそれぞれ相当する部分を、
ポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチ
ングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、
電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂに相当するア
ルミニウム層（図示せず）、１層目の駆動コイル２６，
２９にそれぞれ相当するアルミニウム層１０３ａ，１０
４ａ、駆動コイル２６，２９と電極端子２７Ａ，２７
Ｂ、３０Ａ，３０Ｂとを接続する配線部分、１層目のコ
ンタクト部１０５ａが形成される。尚、図示しないが外
側駆動コイル２６のコンタクト部も外側可動板２３に相
当する部位に形成される（工程ｂ）。
【００２２】次に、感光性ポリイミドを２μｍの厚さで
塗布し、１層目のアルミニウム層１０３ａ，１０４ａと
外側トーションバーに相当する部分をマスクした後、ポ
リイミドを除去する。これにより、１層目のアルミニウ
ム層１０３ａ，１０４ａを厚さ２μｍのポリイミドの絶
縁層１０６で覆うと共に、シリコンと剛性の異なる材料
（ポリイミド）からなる外側トーションバー２２のポリ
イミド層１０７ａを形成する。（工程ｃ）。
塗布し、１層目のアルミニウム層１０３ａ，１０４ａと
外側トーションバーに相当する部分をマスクした後、ポ
リイミドを除去する。これにより、１層目のアルミニウ
ム層１０３ａ，１０４ａを厚さ２μｍのポリイミドの絶
縁層１０６で覆うと共に、シリコンと剛性の異なる材料
（ポリイミド）からなる外側トーションバー２２のポリ
イミド層１０７ａを形成する。（工程ｃ）。
【００２３】次に、工程ｂと同様に、シリコン基板１０
１表面側にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を２
μｍの厚さで形成し、駆動コイル２６，２９、電極端子
２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂ及びコンタクト部にそ
れぞれ相当する部分を、ポジ型レジストでマスクし、ア
ルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを
除去する。これにより、２層目の駆動コイル２６，２９
に相当するアルミニウム層１０３ｂ，１０４ｂが形成さ
れる。また、コンタクト部１０５ａと接続する２層目の
コンタクト部１０５ｂが形成され、このコンタクト部１
０５で内側駆動コイル２９の１層目と２層目のアルミニ
ウム層１０４ａ，１０４ｂが電気的に接続して駆動コイ
ル２９が形成される。また、図示しない固定部２１上の
電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂの厚さが厚く
なる。尚、図示しないが、外側駆動コイル２６のコンタ
クト部も同様に形成される（工程ｄ）。
１表面側にスパッタリングによりアルミニウム薄膜を２
μｍの厚さで形成し、駆動コイル２６，２９、電極端子
２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂ及びコンタクト部にそ
れぞれ相当する部分を、ポジ型レジストでマスクし、ア
ルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを
除去する。これにより、２層目の駆動コイル２６，２９
に相当するアルミニウム層１０３ｂ，１０４ｂが形成さ
れる。また、コンタクト部１０５ａと接続する２層目の
コンタクト部１０５ｂが形成され、このコンタクト部１
０５で内側駆動コイル２９の１層目と２層目のアルミニ
ウム層１０４ａ，１０４ｂが電気的に接続して駆動コイ
ル２９が形成される。また、図示しない固定部２１上の
電極端子２７Ａ，２７Ｂ、３０Ａ，３０Ｂの厚さが厚く
なる。尚、図示しないが、外側駆動コイル２６のコンタ
クト部も同様に形成される（工程ｄ）。
【００２４】次に、感光性ポリイミドを２μｍの厚さで
塗布し、２層目のアルミニウム層１０３ｂ，１０４ｂ、
コンタクト部１０５及び外側トーションバーに相当する
部分をマスクした後、ポリイミドを除去する。これによ
り、２層目のアルミニウム層及びコンタクト部１０５を
厚さ２μｍのポリイミドの絶縁層１０８で覆うと共に、
外側トーションバー部分に２μｍのポリイミド層１０７
ｂを積層して外側トーションバー２２部分を形成する。
（工程ｅ）。
塗布し、２層目のアルミニウム層１０３ｂ，１０４ｂ、
コンタクト部１０５及び外側トーションバーに相当する
部分をマスクした後、ポリイミドを除去する。これによ
り、２層目のアルミニウム層及びコンタクト部１０５を
厚さ２μｍのポリイミドの絶縁層１０８で覆うと共に、
外側トーションバー部分に２μｍのポリイミド層１０７
ｂを積層して外側トーションバー２２部分を形成する。
（工程ｅ）。
【００２５】尚、この段階で、外側トーションバー２２
部分のポリイミド層の厚さが足りない場合は、更に、外
側トーションバー２２部分のみにポリイミド層を所定厚
さとなるように形成する工程が追加される。次に、ポジ
型レジストで、シリコン基板１０１裏面側の外側トーシ
ョンバー２２、外側可動板と固定部間の貫通部及び外側
可動板と内側可動板間の貫通部に相当する部分以外をマ
スクし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置等による
ドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングによ
り酸化膜１０２をエッチングして除去する。そして、レ
ジストと酸化膜をマスクとして、ＲＩＥ装置やアルカリ
性溶液（例えば水酸化カリウム）を用いてシリコン基板
１０１裏面側を１００μｍ（内側トーションバー２４の
厚さに相当する）エッチングした後、レジストを除去す
る（工程ｆ）。
部分のポリイミド層の厚さが足りない場合は、更に、外
側トーションバー２２部分のみにポリイミド層を所定厚
さとなるように形成する工程が追加される。次に、ポジ
型レジストで、シリコン基板１０１裏面側の外側トーシ
ョンバー２２、外側可動板と固定部間の貫通部及び外側
可動板と内側可動板間の貫通部に相当する部分以外をマ
スクし、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）装置等による
ドライエッチングやフッ酸系のウエットエッチングによ
り酸化膜１０２をエッチングして除去する。そして、レ
ジストと酸化膜をマスクとして、ＲＩＥ装置やアルカリ
性溶液（例えば水酸化カリウム）を用いてシリコン基板
１０１裏面側を１００μｍ（内側トーションバー２４の
厚さに相当する）エッチングした後、レジストを除去す
る（工程ｆ）。
【００２６】次に、工程ｆと同様にして、ポジ型レジス
トで、シリコン基板１０１裏面側の外側トーションバー
２２、内側トーションバー２４、貫通部、外側可動板２
３及び内側可動板２５に相当する部分以外をマスクし、
酸化膜１０２をエッチングして除去する。更に、レジス
トと酸化膜をマスクとして、シリコン基板１０１裏面側
を貫通部が貫通するまで（約３００μｍ）エッチングし
た後、レジストを除去する（工程ｇ）。
トで、シリコン基板１０１裏面側の外側トーションバー
２２、内側トーションバー２４、貫通部、外側可動板２
３及び内側可動板２５に相当する部分以外をマスクし、
酸化膜１０２をエッチングして除去する。更に、レジス
トと酸化膜をマスクとして、シリコン基板１０１裏面側
を貫通部が貫通するまで（約３００μｍ）エッチングし
た後、レジストを除去する（工程ｇ）。
【００２７】次に、シリコン基板１０１表裏両側の酸化
膜１０２をエッチングにより除去する。これにより、貫
通部が貫通し、固定部２１、外側トーションバー２２、
内側トーションバー２４、外側可動板２３及び内側可動
板２５が形成される。その後、内側可動板２５裏面にア
ルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー２９を形成
する（工程ｈ）。
膜１０２をエッチングにより除去する。これにより、貫
通部が貫通し、固定部２１、外側トーションバー２２、
内側トーションバー２４、外側可動板２３及び内側可動
板２５が形成される。その後、内側可動板２５裏面にア
ルミニウムや金等の薄膜からなる反射ミラー２９を形成
する（工程ｈ）。
【００２８】上記の実施形態では、外側トーションバー
２２をポリイミド単体で形成したが、ポリイミドは剛性
が低いため軸ずれが生じ易いので、軸ずれ防止のために
図５のように、主材料をポリイミド１１０として剛性の
高い材料を補強材として設けるとよい。図５（Ａ）は、
主材料のポリイミド１１０の下面に、補強材としてポリ
イミドより剛性の高いシリコン１１１を設ける構成であ
る。図５（Ｂ）は、ポリイミド１１０の中心部にシリコ
ン１１１を設ける構成である。図５（Ｃ）は、ポリイミ
ド１１０の中間層にシリコン１１１を設ける構成であ
る。図５（Ｄ）は、ポリイミド１１０の下面にシリコン
より剛性の高い窒化ケイ素（ＳｉＮ）１１２を設ける構
成である。図５（Ｅ）は、ポリイミド１１０の中心部に
窒化ケイ素１１２を設ける構成である。図５（Ｆ）は、
ポリイミド１１０の中間層に窒化ケイ素１１２を設ける
構成である。
２２をポリイミド単体で形成したが、ポリイミドは剛性
が低いため軸ずれが生じ易いので、軸ずれ防止のために
図５のように、主材料をポリイミド１１０として剛性の
高い材料を補強材として設けるとよい。図５（Ａ）は、
主材料のポリイミド１１０の下面に、補強材としてポリ
イミドより剛性の高いシリコン１１１を設ける構成であ
る。図５（Ｂ）は、ポリイミド１１０の中心部にシリコ
ン１１１を設ける構成である。図５（Ｃ）は、ポリイミ
ド１１０の中間層にシリコン１１１を設ける構成であ
る。図５（Ｄ）は、ポリイミド１１０の下面にシリコン
より剛性の高い窒化ケイ素（ＳｉＮ）１１２を設ける構
成である。図５（Ｅ）は、ポリイミド１１０の中心部に
窒化ケイ素１１２を設ける構成である。図５（Ｆ）は、
ポリイミド１１０の中間層に窒化ケイ素１１２を設ける
構成である。
【００２９】尚、図５（Ａ）〜（Ｆ）に示す構成の外側
トーションバー２２の主材料はポリイミド１１０であ
り、その共振周波数は主材料のポリイミド１１０により
支配されるので、ポリイミド単体の場合と同様に、外側
可動板２３を低い共振周波数で駆動できる。図５のよう
に剛性の高いシリコンや窒化ケイ素を補強材として設け
ることにより、ポリイミドを主材料として形成した外側
トーションバー２２の共振周波数を高めずに軸ずれを抑
制でき、低い共振周波数で駆動する可動板の動作を安定
化できる。尚、補強材として、アルミナ、窒化アルミ、
ジルコニア等を用いてもよい。
トーションバー２２の主材料はポリイミド１１０であ
り、その共振周波数は主材料のポリイミド１１０により
支配されるので、ポリイミド単体の場合と同様に、外側
可動板２３を低い共振周波数で駆動できる。図５のよう
に剛性の高いシリコンや窒化ケイ素を補強材として設け
ることにより、ポリイミドを主材料として形成した外側
トーションバー２２の共振周波数を高めずに軸ずれを抑
制でき、低い共振周波数で駆動する可動板の動作を安定
化できる。尚、補強材として、アルミナ、窒化アルミ、
ジルコニア等を用いてもよい。
【００３０】また、上記の第１実施形態では、内側トー
ションバー２４をシリコン単体で形成したが、シリコン
は剛性が高く衝撃等に弱いので、耐衝撃性向上のために
図６に示すように、主材料のシリコンにポリイミドを保
護層として設けるとよい。図６（Ａ）は、主材料のシリ
コン１１１の上面に保護層としてポリイミド１１０を設
ける構成である。図６（Ｂ）は、シリコン１１１の周囲
をポリイミド１１０で覆う構成である。図６（Ｃ）は、
シリコン１１１の上下面に保護層としてポリイミド１１
０を設ける構成である。
ションバー２４をシリコン単体で形成したが、シリコン
は剛性が高く衝撃等に弱いので、耐衝撃性向上のために
図６に示すように、主材料のシリコンにポリイミドを保
護層として設けるとよい。図６（Ａ）は、主材料のシリ
コン１１１の上面に保護層としてポリイミド１１０を設
ける構成である。図６（Ｂ）は、シリコン１１１の周囲
をポリイミド１１０で覆う構成である。図６（Ｃ）は、
シリコン１１１の上下面に保護層としてポリイミド１１
０を設ける構成である。
【００３１】図６のように耐衝撃性の良好なポリイミド
を保護材として設けることにより、シリコンを主材料と
して形成した内側トーションバー２４の耐衝撃性が向上
し脆性破壊等による破損を抑制できる。次に、本発明の
第２実施形態について説明する。尚、アクチュエータ形
状は図１の第１実施形態と同様であるので図示を省略
し、以下の説明では図１を代用して説明する。
を保護材として設けることにより、シリコンを主材料と
して形成した内側トーションバー２４の耐衝撃性が向上
し脆性破壊等による破損を抑制できる。次に、本発明の
第２実施形態について説明する。尚、アクチュエータ形
状は図１の第１実施形態と同様であるので図示を省略
し、以下の説明では図１を代用して説明する。
【００３２】第２実施形態の電磁アクチュエータは、高
い共振周波数で駆動する内側可動板２５を軸支する内側
トーションバー２４を、シリコンより剛性の高い弾性材
料、例えば窒化ケイ素を設けて形成したものである。即
ち、図７の断面状態に示すように、内側トーションバー
２４を、シリコン１１１表面側にシリコンより剛性が高
く共振周波数の高い窒化ケイ素１１２を主材料として設
けて形成する。尚、図７では、後述する製造工程におい
て残存する酸化膜（ＳｉＯ2）は図示を省略する。その
他の構成及び形状は図１の第１実施形態と同様であるの
で説明を省略するかかる構成の第２実施形態の電磁アク
チュエータ２０によれば、内側可動板２５を、より一層
高い共振周波数で駆動することが可能となり、外側可動
板２３と内側可動板２５の共振周波数比が更に大きくと
れる。従って、レーザ光のラスタ走査の際の走査線数の
増大が可能となり、画像表示等に適用した場合に表示画
像の精細度を高めることが可能となる。
い共振周波数で駆動する内側可動板２５を軸支する内側
トーションバー２４を、シリコンより剛性の高い弾性材
料、例えば窒化ケイ素を設けて形成したものである。即
ち、図７の断面状態に示すように、内側トーションバー
２４を、シリコン１１１表面側にシリコンより剛性が高
く共振周波数の高い窒化ケイ素１１２を主材料として設
けて形成する。尚、図７では、後述する製造工程におい
て残存する酸化膜（ＳｉＯ2）は図示を省略する。その
他の構成及び形状は図１の第１実施形態と同様であるの
で説明を省略するかかる構成の第２実施形態の電磁アク
チュエータ２０によれば、内側可動板２５を、より一層
高い共振周波数で駆動することが可能となり、外側可動
板２３と内側可動板２５の共振周波数比が更に大きくと
れる。従って、レーザ光のラスタ走査の際の走査線数の
増大が可能となり、画像表示等に適用した場合に表示画
像の精細度を高めることが可能となる。
【００３３】尚、シリコンより剛性の高い弾性材料とし
ては、窒化ケイ素の他に、アルミナ、窒化アルミ、ジル
コニア等が考えられる。また、前記弾性材料は絶縁性を
有することが望ましい。次に、上記第２実施形態のプレ
ーナ型電磁アクチュエータの製造工程を、図８及び図９
の概略図を参照しながら説明する。尚、図８及び図９の
図は、図１のＡ−Ｏ−Ｂに沿った断面を示す。
ては、窒化ケイ素の他に、アルミナ、窒化アルミ、ジル
コニア等が考えられる。また、前記弾性材料は絶縁性を
有することが望ましい。次に、上記第２実施形態のプレ
ーナ型電磁アクチュエータの製造工程を、図８及び図９
の概略図を参照しながら説明する。尚、図８及び図９の
図は、図１のＡ−Ｏ−Ｂに沿った断面を示す。
【００３４】第２実施形態の電磁アクチュエータの製造
工程は、シリコン基板１０１上下面の酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）１０２形成工程（ａ工程）の次に、窒化ケイ素の
薄膜形成工程が追加されたこと以外は、第１実施形態の
電磁アクチュエータの製造工程と同様である。即ち、シ
リコン基板１０１上下面の酸化膜（ＳｉＯ2）１０２形
成工程（ａ工程）の次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法等により、酸化膜１０２表面に厚さ２μｍ
の窒化ケイ素（ＳｉＮ）の薄膜を形成し、ポジ型レジス
トで内側トーションバーに相当する部分をマスクし、窒
化ケイ素薄膜をエッチングした後、レジストを除去す
る。これにより、内側トーションバー部分に窒化ケイ素
１１２が形成される（ｂ工程）。
工程は、シリコン基板１０１上下面の酸化膜（Ｓｉ
Ｏ2）１０２形成工程（ａ工程）の次に、窒化ケイ素の
薄膜形成工程が追加されたこと以外は、第１実施形態の
電磁アクチュエータの製造工程と同様である。即ち、シ
リコン基板１０１上下面の酸化膜（ＳｉＯ2）１０２形
成工程（ａ工程）の次に、ＣＶＤ（Chemical Vapor Dep
osition）法等により、酸化膜１０２表面に厚さ２μｍ
の窒化ケイ素（ＳｉＮ）の薄膜を形成し、ポジ型レジス
トで内側トーションバーに相当する部分をマスクし、窒
化ケイ素薄膜をエッチングした後、レジストを除去す
る。これにより、内側トーションバー部分に窒化ケイ素
１１２が形成される（ｂ工程）。
【００３５】その後の工程ｃ〜工程ｉは、図３及び図４
に示す第１実施形態の製造工程ｂ〜工程ｈと同様であ
り、説明を省略する。主材料を窒化ケイ素１１２とした
内側トーションバー２４の構成は、図７に限るものでは
なく、図１０のような種々の構成が考えられる。図１０
（Ａ）は窒化ケイ素１１２だけの構成である。（Ｂ）は
窒化ケイ素１１２の上下にポリイミド１１０を設ける構
成である。（Ｃ）は窒化ケイ素１１２の周囲をポリイミ
ド１１０で覆う構成である。（Ｄ）は窒化ケイ素１１２
の上面にポリイミド１１０を設ける構成である。これら
図１０（Ｂ）〜（Ｄ）の構成によれば、図６と同様に、
耐衝撃性の良好なポリイミド１１０により、剛性の高い
内側トーションバー２４の耐衝撃性が向上し脆性破壊等
による破損を抑制できる。（Ｅ）は窒化ケイ素１１２の
上下にシリコン１１１を設ける構成であり、（Ｆ）は窒
化ケイ素１１２の周囲をシリコン１１１で覆う構成であ
り、（Ｇ）は窒化ケイ素１１２の上面にシリコン１１１
を設ける構成である。この場合、シリコン１１１は、厚
さ２０μｍ以下の薄膜とする。また、（Ｈ）のようにシ
リコン１１１の上下に窒化ケイ素１１２を設ける構成と
してもよく、（Ｉ）のようにシリコン１１１の周囲に窒
化ケイ素１１２を設ける構成としてもよい。
に示す第１実施形態の製造工程ｂ〜工程ｈと同様であ
り、説明を省略する。主材料を窒化ケイ素１１２とした
内側トーションバー２４の構成は、図７に限るものでは
なく、図１０のような種々の構成が考えられる。図１０
（Ａ）は窒化ケイ素１１２だけの構成である。（Ｂ）は
窒化ケイ素１１２の上下にポリイミド１１０を設ける構
成である。（Ｃ）は窒化ケイ素１１２の周囲をポリイミ
ド１１０で覆う構成である。（Ｄ）は窒化ケイ素１１２
の上面にポリイミド１１０を設ける構成である。これら
図１０（Ｂ）〜（Ｄ）の構成によれば、図６と同様に、
耐衝撃性の良好なポリイミド１１０により、剛性の高い
内側トーションバー２４の耐衝撃性が向上し脆性破壊等
による破損を抑制できる。（Ｅ）は窒化ケイ素１１２の
上下にシリコン１１１を設ける構成であり、（Ｆ）は窒
化ケイ素１１２の周囲をシリコン１１１で覆う構成であ
り、（Ｇ）は窒化ケイ素１１２の上面にシリコン１１１
を設ける構成である。この場合、シリコン１１１は、厚
さ２０μｍ以下の薄膜とする。また、（Ｈ）のようにシ
リコン１１１の上下に窒化ケイ素１１２を設ける構成と
してもよく、（Ｉ）のようにシリコン１１１の周囲に窒
化ケイ素１１２を設ける構成としてもよい。
【００３６】外側トーションバー２２については、第１
実施形態と同様に、図５（Ａ）〜（Ｆ）のような構成と
すれば軸ずれを抑制できるようになる。上述の各実施形
態では、内側トーションバー２４を剛性の高い材料で形
成し、外側トーションバー２２を剛性の低い材料で形成
するようにしたが、逆に外側トーションバー２２を剛性
の高い材料で形成し、内側トーションバー２４を剛性の
低い材料で形成してもよいことは言うまでもない。
実施形態と同様に、図５（Ａ）〜（Ｆ）のような構成と
すれば軸ずれを抑制できるようになる。上述の各実施形
態では、内側トーションバー２４を剛性の高い材料で形
成し、外側トーションバー２２を剛性の低い材料で形成
するようにしたが、逆に外側トーションバー２２を剛性
の高い材料で形成し、内側トーションバー２４を剛性の
低い材料で形成してもよいことは言うまでもない。
【００３７】また、高い共振周波数で駆動する側のトー
ションバーを図７や図１０（Ａ）〜（Ｇ）のような窒化
ケイ素１１２等のシリコンより剛性の高い弾性材料を主
材料とする構成とし、低い共振周波数で駆動する側のト
ーションバーを図２や図６のようなシリコン１１２を主
材料とする構成としても、従来より共振周波数比を大き
くとれるので、電磁アクチュエータによるラスタ走査は
可能である。
ションバーを図７や図１０（Ａ）〜（Ｇ）のような窒化
ケイ素１１２等のシリコンより剛性の高い弾性材料を主
材料とする構成とし、低い共振周波数で駆動する側のト
ーションバーを図２や図６のようなシリコン１１２を主
材料とする構成としても、従来より共振周波数比を大き
くとれるので、電磁アクチュエータによるラスタ走査は
可能である。
【００３８】尚、特許公報第２７２２３１４号の図２０
に示されているように、薄膜磁石を可動板側に形成し、
各駆動コイルを固定部２１の所定位置に形成するように
構成した電磁アクチュエータにおいて、外側トーション
バーと内側トーションバーを、剛性の異なる材料で形成
するようにしてもよいことは言うまでもない。また、本
発明が適用可能なアクチュエータは電磁型に限らない。
内側可動板及び外側可動板の各トーションバー軸方向と
平行な対辺部分にそれぞれ対称に一対の電極板を設け、
これら可動板側電極板と対面させて固定電極板を設け、
可動板側電極板と固定電極板間に電圧を印加して静電引
力を発生して内側可動板及び外側可動板をそれぞれ駆動
する静電型アクチュエータにも適用できることは言うま
でもない。
に示されているように、薄膜磁石を可動板側に形成し、
各駆動コイルを固定部２１の所定位置に形成するように
構成した電磁アクチュエータにおいて、外側トーション
バーと内側トーションバーを、剛性の異なる材料で形成
するようにしてもよいことは言うまでもない。また、本
発明が適用可能なアクチュエータは電磁型に限らない。
内側可動板及び外側可動板の各トーションバー軸方向と
平行な対辺部分にそれぞれ対称に一対の電極板を設け、
これら可動板側電極板と対面させて固定電極板を設け、
可動板側電極板と固定電極板間に電圧を印加して静電引
力を発生して内側可動板及び外側可動板をそれぞれ駆動
する静電型アクチュエータにも適用できることは言うま
でもない。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
側可動板を軸支する外側トーションバーと内側可動板を
軸支する内側トーションバーを剛性の異なる材料で形成
したので、両可動板を大きな共振周波数比で駆動するこ
とが可能となる。従って、レーザ光のラスタ走査が可能
となり、レーザ光等を利用した物体検知や画像表示のた
めの光走査装置に好適なアクチュエータが提供できる。
側可動板を軸支する外側トーションバーと内側可動板を
軸支する内側トーションバーを剛性の異なる材料で形成
したので、両可動板を大きな共振周波数比で駆動するこ
とが可能となる。従って、レーザ光のラスタ走査が可能
となり、レーザ光等を利用した物体検知や画像表示のた
めの光走査装置に好適なアクチュエータが提供できる。
【００４０】また、剛性の低い側のトーションバーをポ
リイミドで形成すれば、ポリイミドは剛性が低く小さい
力で所定の位置に可動板を停止させることが可能である
ので、可動板をステップ的に回動動作させることが可能
で、レーザ光の水平走査が可能となり、物体検知や画像
表示のための光走査装置により好適なアクチュエータが
提供できる。
リイミドで形成すれば、ポリイミドは剛性が低く小さい
力で所定の位置に可動板を停止させることが可能である
ので、可動板をステップ的に回動動作させることが可能
で、レーザ光の水平走査が可能となり、物体検知や画像
表示のための光走査装置により好適なアクチュエータが
提供できる。
【図１】本発明のアクチュエータの第１実施形態を示す
要部の平面図
要部の平面図
【図２】（Ａ）外側トーションバーの断面状態図、
（Ｂ）内側トーションバーの断面状態図
（Ｂ）内側トーションバーの断面状態図
【図３】第１実施形態の製造工程の説明図
【図４】図３に続く製造工程の説明図
【図５】外側トーションバーの別の構成例を示す断面状
態図
態図
【図６】内側トーションバーの別の構成例を示す断面状
態図
態図
【図７】本発明の第２実施形態の内側トーションバーの
断面状態図
断面状態図
【図８】第２実施形態の製造工程の説明図
【図９】図８に続く製造工程の説明図
【図１０】内側トーションバーの別の構成例を示す断面
状態図
状態図
【図１１】電磁アクチュエータの基本構成の説明図
１１Ａ，１１Ｂ〜１４Ａ，１４Ｂ 永久磁石
２０ 電磁アクチュエータ
２１ 固定部
２２ 外側トーションバー
２３ 外側可動板
２４ 内側トーションバー
２５ 内側可動板
２６ 外側駆動コイル
２７Ａ，２７Ｂ 外側電極端子
２８ 内側駆動コイル
２９ 反射ミラー
３０Ａ，３０Ｂ 内側電極端子
１１０ ポリイミド
１１１ シリコン
１１２ 窒化ケイ素
Claims (18)
- 【請求項１】固定部に外側トーションバーで揺動可能に
軸支した枠状の外側可動板と、該外側可動板に前記外側
トーションバーと軸方向が直交する内側トーションバー
で揺動可能に軸支した内側可動板と、前記各可動板を駆
動する駆動手段とを備えたアクチュエータにおいて、 前記外側トーションバーと内側トーションバーを剛性の
異なる材料で形成したことを特徴とするプレーナ型アク
チュエータ。 - 【請求項２】前記駆動手段は、前記各可動板にそれぞれ
設けた駆動コイルと、前記各駆動コイルに静磁界を作用
する静磁界発生手段とを備え、前記各駆動コイルに電流
を流すことにより発生する電磁力により前記各可動板を
それぞれ駆動する構成である請求項１に記載のプレーナ
型アクチュエータ。 - 【請求項３】前記外側トーションバーと内側トーション
バーのいずれか一方を、剛性を決定する主材料としてシ
リコンを用いて形成し、他方を、剛性を決定する主材料
として前記シリコンより剛性の低い材料を用いて形成す
る構成とした請求項１又は２に記載のプレーナ型アクチ
ュエータ。 - 【請求項４】前記シリコンを主材料とするトーションバ
ー側の少なくとも上面に、耐衝撃性の高い材料で形成し
た保護層を設けた請求項３に記載のプレーナ型アクチュ
エータ。 - 【請求項５】前記シリコンの代わりに、当該シリコンよ
り剛性の高い弾性材料を用いる構成とした請求項３に記
載のプレーナ型アクチュエータ。 - 【請求項６】前記弾性材料を主材料とするトーションバ
ー側の少なくとも上面に、耐衝撃性の高い材料で形成し
た保護層を設けた請求項５に記載のプレーナ型アクチュ
エータ。 - 【請求項７】前記シリコンより剛性の低い材料が弾性材
料である請求項３〜６のいずれか１つに記載のプレーナ
型アクチュエータ。 - 【請求項８】前記弾性材料を主材料とするトーションバ
ー側に、軸ずれ防止用補強材として前記弾性材料より剛
性の高い材料を設けた請求項７に記載のプレーナ型アク
チュエータ。 - 【請求項９】前記軸ずれ防止用補強材が、シリコン、窒
化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ及びジルコニアのうち
いずれか１つである請求項８に記載のプレーナ型アクチ
ュエータ。 - 【請求項１０】前記保護層がポリイミドからなる請求項
４、６に記載のプレーナ型アクチュエータ。 - 【請求項１１】前記外側トーションバーと内側トーショ
ンバーのいずれか一方を、剛性を決定する主材料として
シリコンを用いて形成し、他方を、剛性を決定する主材
料として前記シリコンより剛性の高い弾性材料を用いて
形成する構成とした請求項１又は２に記載のプレーナ型
アクチュエータ。 - 【請求項１２】前記シリコンより剛性の高い弾性材料
が、窒化ケイ素、アルミナ、窒化アルミ及びジルコニア
のうちいずれか１つである請求項１１に記載のプレーナ
型アクチュエータ。 - 【請求項１３】前記両トーションバーの少なくとも上面
に、耐衝撃性の高い材料で形成した保護層を設けた請求
項１１又は１２に記載のプレーナ型アクチュエータ。 - 【請求項１４】前記保護層がポリイミドからなる請求項
１３に記載のプレーナ型アクチュエータ。 - 【請求項１５】外側トーションバーと内側トーションバ
ーによりそれぞれ軸支される外側可動板及び内側可動板
を形成する工程と、 互いに剛性の異なる材料からなり前記外側可動板及び内
側可動板を固定部に軸支する外側トーションバー及び内
側トーションバーを形成する工程と、 前記外側可動板と内側可動板を駆動する駆動手段を形成
する工程と、を備え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。 - 【請求項１６】前記駆動手段を形成する工程が、前記外
側可動板と内側可動板にそれぞれ駆動コイルを形成する
工程と、前記駆動コイルに静磁界を作用する静磁界発生
手段を固定する工程とを備え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。 - 【請求項１７】前記可動板を形成する工程は、半導体基
板のトーションバー形成部分を除いて基板の下面から上
面に向けて異方性エッチングより貫通させて形成する請
求項１５又は１６に記載のプレーナ型アクチュエータの
製造方法。 - 【請求項１８】前記トーションバーを形成する工程は、
前記外側及び内側トーションバー形成部分のどちらか一
方に相当する半導体基板上面部分に、半導体基板と剛性
の異なる材料を積層し、他方のトーションバー形成部分
を除いて半導体基板の下面から上面に向けて異方性エッ
チングして半導体基板を除去して、半導体基板材料から
なるトーションバーと当該半導体基板材料と剛性の異な
る前記材料からなるトーションバーをそれぞれ形成する
請求項１５〜１７のいずれか１つに記載のプレーナ型ア
クチュエータの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002072026A JP3917445B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | プレーナ型アクチュエータ |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002072026A JP3917445B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | プレーナ型アクチュエータ |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003270555A true JP2003270555A (ja) | 2003-09-25 |
| JP3917445B2 JP3917445B2 (ja) | 2007-05-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002072026A Expired - Fee Related JP3917445B2 (ja) | 2002-03-15 | 2002-03-15 | プレーナ型アクチュエータ |
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| JP (1) | JP3917445B2 (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007111847A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Olympus Corp | アクチュエータ |
| JP2011066150A (ja) * | 2009-09-16 | 2011-03-31 | Toshiba Corp | Ｍｅｍｓデバイス |
| JP2013097044A (ja) * | 2011-10-28 | 2013-05-20 | Jvc Kenwood Corp | ２次元光偏向器及びこれを用いた画像表示装置 |
| WO2014103803A1 (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-03 | 株式会社Ｊｖｃケンウッド | Ｍｅｍｓ光スキャナ |
| WO2020161836A1 (ja) | 2019-02-06 | 2020-08-13 | 三菱電機株式会社 | Ｍｅｍｓミラー装置及びその製造方法 |
| JP2020148973A (ja) * | 2019-03-14 | 2020-09-17 | 株式会社リコー | 光偏向素子、光偏向システム、光走査システム |
| US11048077B2 (en) | 2016-09-30 | 2021-06-29 | Seiko Epson Corporation | Optical scanner, method for manufacturing optical scanner, image display device, head-mounted display, and head-up display |
| JP6899974B1 (ja) * | 2020-05-14 | 2021-07-07 | 三菱電機株式会社 | 光走査装置およびその製造方法ならびに測距装置 |
| EP4163695A3 (en) * | 2021-09-21 | 2023-06-21 | JVCKenwood Corporation | Optical path control apparatus and display apparatus |
| DE112021006975T5 (de) | 2021-01-28 | 2023-11-16 | Mitsubishi Electric Corporation | Mems-spiegeleinrichtung und abstandsmessvorrichtung |
-
2002
- 2002-03-15 JP JP2002072026A patent/JP3917445B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US8564928B2 (en) | 2009-09-16 | 2013-10-22 | Kabushiki Kaisha Toshiba | MEMS device having a movable structure |
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| EP4163695A3 (en) * | 2021-09-21 | 2023-06-21 | JVCKenwood Corporation | Optical path control apparatus and display apparatus |
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