JP2005250307A

JP2005250307A - 光偏向器

Info

Publication number: JP2005250307A
Application number: JP2004063386A
Authority: JP
Inventors: Koichi Hara; 光一原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】安価な光偏向器を実現する。
【解決手段】ＭＥＭＳの可動部のみキャビティ内の環境雰囲気に置く形で、キャビティ内壁にガスバリア層を施した樹脂でパッケージ化する。
【選択図】図２

Description

本発明は共振型光偏向器等の微小機械（ＭＥＭＳ）の真空封止パッケージされた光偏向器に関する。

従来、光偏向器を真空パッケージする場合は軟磁性体の金属製の下蓋に光偏向器および駆動部としての磁気力を発生するコイルと、光偏向器の振れ角をセンスするセンサ部を内部に収めていて、磁気力を発生するための電力の投入およびセンサからの出力は、下蓋の外部電極の端子から行われている。

上蓋には光透過窓が設けられている。入射したレーザービームは光偏向器で反射され、光透過窓を通してレーザービームを走査する。透過窓はレーザの干渉が起きないように両面とも反射防止コーティングが施され、さらにミラーの軸に対し傾けられていて、レーザービームの射出方向とずらされている。

上蓋と下蓋をハーメチックシールされ、さらに内部を真空にして封止している。

上蓋と下蓋はまた磁気回路を形成し、外部に磁界がもれることはない。また振れ角度が大きい光偏向器の場合は、軸に沿って流入する空気が光偏向器の先から流出しするために気流の発達が見られ、気流によってもたらされたゴミ等の物質が光偏向器面に付着する問題も発生している。

従って真空封止は、光偏向器面の汚染も防ぐことができる。真空にすることによって、空気抵抗をなくし光偏向器のＱ値を高くできるため、少ないエネルギで光偏向器を駆動することができる。

真空のするための、上蓋と下蓋の接合ついては、特許文献１によれば、ＭＥＭＳデバイスを有能するキャビティを具備するパッケージとして、気密シールのパッケージ技術を開示している。

また、特許文献２では低温の酸化防止ハーメチックシーリング方法として、フラックス無しの低温シーリング方法を開示している。

また、特許文献３の電子装置の製造方法として、ハンダシール枠材を用いた製造方法を開示している。

いずれも安価な溶融プラスチック材料や、エポキシ材料を用いたものではない。またキャビティ内部に構成する内容を示していない。
特開２００１−１８５６３５号公報特開２００３−２４３５５０号公報特開２００３−１３３４５２号公報

本発明は、光偏向器等の微小機械を内部の収納するパッケージにあって、樹脂モールド化した安定的な光偏向器を提供しようとするものであり、大幅なコストダウンを実現するものである。

更に内部を真空や特殊ガス等の一定の雰囲気に保つことで、水分や副産物や微細な埃から内部を保護する簡単パッケージを提供しようとするものである。

よって本発明は、枠体と前記枠体に弾性支持部でねじり軸を中心にねじり振動自在に支持される可動部と、前記可動部に形成される光反射面とを有し、前記可動部の裏面に棒磁石を接合し、前記可動部を磁力で駆動することによって、前記枠体に相対的に駆動させ、前記光反射面に入射する光線を走査する光偏向器であって、前記光偏向器装置を光透過窓と気密封止された壁面とで囲まれたキャビティ内に光反射面を上にして配置され、キャビティの外の磁場発生コイルによって前記可動部が駆動されることを特徴とする光偏向器を提供する。

光偏向器等で代表されるＭＥＭＳの可動部のみキャビティ内の環境雰囲気に置く形で、キャビティ内壁にガスバリア層を施した樹脂でパッケージ化することで安価な光偏向器を実現できた。

本発明は、樹脂モールド化したパッケージ内に形成されるキャビティの壁面をガスバリア層で気密封止し、このキャビティ内に可動部分である光偏向器および光偏向器と接合した棒磁石のみ配置し、外力である磁気力はキャビティ外から加えることにより、キャビティ内部を周囲環境から離し、安定的なミラーの運動を実現しようとするものである。

従って、コイルをキャビティ内に配置するために必要だった、リード線等に施す気密封止処理も必要でない。

また、内部を真空にすれば、気体の粘性抵抗に依存する光偏向器の振幅を広げることもでき、駆動エネルギを抑えることも可能となる。

図１は磁場発生部のコイルを光偏向器下面に貼り付けた棒磁石に近接させて配置した従来例である。１０は入射レーザービームで可動部の表面に形成された反射面１０７で反射される。１０１は可動部、１０２は軸、１０３は枠体で、１００は光偏向器である。可動部は軸を中心とした揺動自在に枠体と相対的に運動可能となっている。

枠体は支持基板１０８に接合されている。可動部の下面には棒磁石１０６が軸と直交する形で接合されていて、支持基板に固定したコイル１０５からの磁力を受け可動部を揺動する。

これらは全体を、金属パッケージ内に収納し、気密封止され、内部を一定雰囲気にされる。

図２は本発明の構成を示す実施例である。２０１は可動部、２０２は軸、２０３は枠体で、光偏向器の下面には棒磁石２０６が軸に直交する形で接合されている。可動部の上面は反射面となっている。これら全体で光偏向器２００を構成している。

２０７は下蓋で、内部に空間（キャビティ）を有し、光偏向器がキャビティの下面に位置決めされ配置してある。下蓋は樹脂モールド法で造られていて、キャビティの内壁はガスバリア層２０８が形成されている。ガスバリア層として非磁性の金属膜層をＣＶＤ法やＰＶＤ法、スパッタリング法等で形成した。光透過窓２０４を気密を保ち下蓋に接合した。

２０５は、棒磁石に作用して可動部を運動させるための磁場発生部としてのコイルであり、交番磁界を発生する。これをキャビティ外に配置した。

キャビティ内には光偏向器および棒磁石しかないため、内部の雰囲気を容易に保つことができる。

本実施例では非磁性の金属薄膜に金をもちいて拡散接合することで、気密封止を実現している。また、パッケージの外面にも、非磁性の金属膜層にすることで、気密封止はより完全となった。なお、コイルの外部を更に軟磁性体材で覆うことで、磁界の漏れを減じることは可能である。また金属膜層でなくても、ガスバリア可能な層なら用いることができる。

また、パッケージ自体が非磁性の金属やセラミックであっても良い。

図３は磁場発生部のコイル３０５を下蓋３０７と一体で樹脂モールドして構成した実施例である。コイルおよび端子３１０やセンサ３１１類はキャビティ３０９の外に配置してあるため、環境雰囲気を保ち、光偏向器３００の駆動の信頼性を増すことができる。３０４は光透過窓、で下蓋に気密を保ち接合されている。３０８はガスバリア性の非磁性の金属膜層で、キャビティの内面に形成して、３０７からのガスや水蒸気や副生成物の発生、外気の透過によるガスのキャビティへの浸入を抑えている。

コイルおよび端子はあらかじめ治具で位置決めされ、溶融プラスチック又はエポキシを充填しながらで成型させ下蓋を形成した。

形成後、内部表面に金を蒸着した。また外部面は軟磁性体膜の層を形成し磁界の漏れを抑えている。端子部は軟磁性体膜層と電気絶縁を図っている。

内部の雰囲気は雰囲気中で窓と下蓋を封止して実現している。勿論、窓を接合後に内部雰囲気を得ても良い。

図４は図３の磁場が外部に漏れるのを抑えるために、ヨーク４１１および４１２も上蓋４０７ａおよび下蓋４０７ｂ内に形成した実施例である。

４００は光偏向器、４０４は光透過窓、４０５はコイル、４０９はキャビティである。キャビティ内には光偏向器および棒磁石しか入っていない。光偏向器を固定した下蓋を後から上蓋に圧入して、金属拡散接合した。

図５はコイルを下蓋内に形成した実施例である。上蓋５０７ａは軟磁性体の金属で構成した実施例である。

５００は光偏向器、５０７ｂは下蓋でコイル５０５とヨーク５１１と端子５１０を樹脂モールドで一体成型している。５０８はガスバリアするための非磁性の金属膜層であり、下面を除いて形成している。下蓋の下面はヨークが露出して、コイルの駆動に伴う発熱を外部に逃がしている。またヨーク下面は下蓋との密着を増すためテーパ状にしている例である。

端子はコイル駆動用の端子しか図示していないが、他に光偏向器の可動部の振れ角を検知するセンサ、光偏向器の温度を測定するセンサ等のセンサ類を樹脂モールド内に一体成型してもよい。５１２は接合層である。

磁場発生部のコイルを光偏向器下面に貼り付けた棒磁石に近接させて配置した従来例本発明の構成を示す実施例磁場発生部のコイルを下蓋と一体で構成した実施例磁場が外部に漏れるのを抑えるために、ヨークも上蓋および下蓋内に形成した実施例コイルを下蓋内に形成した実施例

符号の説明

１０レーザービーム
１０７反射面
１０１可動部
１０２軸
１０３枠体
１００光偏向器
１０８支持基板
１０６棒磁石
１０５コイル
２０１可動部
２０２軸
２０３枠体
２００光偏向器
２０６棒磁石
２０７ａ上蓋
２０４光透過窓
２０７ｂ下蓋
２０８ガスバリア層
２０９キャビティ
２０５コイル
３０５コイル
３０７ａ上蓋
３１０端子
３０９キャビティ
３００光偏向器
３０４光透過窓
３０８ガスバリア層
４１１ヨーク
４１２ヨーク
４０７ａ上蓋
４０７ｂ下蓋
４００光偏向器
４０４光透過窓
４０５コイル
４０９キャビティ
５０７ａ上蓋
５００光偏向器
５０７ｂ下蓋
５０５コイル
５１１ヨーク
５１０端子
５０８ガスバリア層
５１２接合層

Claims

枠体と前記枠体に弾性支持部でねじり軸を中心にねじり振動自在に支持される可動部と、
前記可動部に形成される光反射面とを有し、
前記可動部の裏面に棒磁石を接合し、
前記可動部を磁力で駆動することによって、
前記枠体に相対的に駆動させ、
前記光反射面に入射する光線を走査する光偏向器であって、
前記光偏向器装置を光透過窓と気密封止された壁面とで囲まれたキャビティ内に光反射面を上にして配置され、
キャビティの外の磁場発生コイルによって前記可動部が駆動されることを特徴とする光偏向器。
気密封止されたキャビティの壁面が、樹脂を気密封止層で被覆したものであることを特徴とする請求項１に記載の光偏向器。
請求項２に記載の光偏向器において、可動部を駆動するための磁場発生コイルを樹脂内にモールドしたことを特徴とする、請求項１〜２に記載の光偏向器。
請求項３に記載の光偏向器において、可動部の状態をモニタするセンサを樹脂内にモールドしたことを特徴とする、請求項１〜３に記載の光偏向器。
請求項３に記載の光偏向器において、樹脂製パッケージの外壁を軟磁性体で磁場シールドしたことを特徴とする、請求項１〜４に記載の光偏向器。
軟磁性体の磁場シールドが、樹脂製パッケージの外壁にコーティングされたことを特徴とする請求項５に記載の光偏向器。
請求項１に記載の気密封止された壁面の素材がセラミックであることを特徴とする光偏向器。
請求項１に記載の気密封止された壁面の素材が非磁性の金属であることを特徴とする光偏向器。
キャビティ内を真空に気密封止されたことを特徴とする請求項１〜８に記載の光偏向器。