JP2006035374A

JP2006035374A - Micromachine device

Info

Publication number: JP2006035374A
Application number: JP2004219039A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Hamada; 義彦濱田; Yoshichika Kato; 嘉睦加藤; Kenji Kondo; 健治近藤; Keiichi Mori; 恵一森; Osamu Imaki; 理伊巻; Megumi Yoshida; 恵吉田
Original assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Current assignee: Japan Aviation Electronics Industry Ltd
Priority date: 2004-07-27
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2006-02-09

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromachine device constituted compactly at a low cost and provided with a dew condensation sensor for preventing short circuit and malfunction caused by dew condensation. <P>SOLUTION: The micromachine device formed with structures A, B constituting the device by etching a device layer 63 arranged on a substrate 61 through an insulating layer 62, is provided with the dew condensation sensor for detecting dew condensation by the change of an insulation resistance value between a pair of sensor structures C1, C2 arranged with a micro clearance g. The pair of sensor structures C1, C2 are formed of the device layer 63. There is therefore no need to separately prepare and fit the dew condensation sensor, and the dew condensation sensor can be formed in the same process as the respective structures A, B. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

この発明はフォトリソグラフィーやエッチングといったマイクロマシニング技術によって作製されるマイクロマシンデバイスに関し、特に結露を防止すべく、結露センサを内蔵したマイクロマシンデバイスに関する。 The present invention relates to a micromachine device manufactured by a micromachining technique such as photolithography and etching, and more particularly to a micromachine device incorporating a dew condensation sensor in order to prevent dew condensation.

マイクロマシンデバイスは一般にパッケージに収容密封されて使用されるが、パッケージの完全なる密封構造の実現は難しく、経時的にパッケージ内に水分が侵入し、環境温度の変化によっては結露が発生するといった状況が起こりうる。
マイクロマシンデバイスにおいて結露が発生すると、電位差を与える構造体間や電極間が結露によって短絡したり、あるいは微細な可動構造体が結露した水の表面張力により変形したり、お互いが張り付いて可動しなくなるといった不具合が発生する虞れがある。
一方、結露の発生を防止するためには結露の発生を予知又は検出することができるセンサと、結露しないように加熱するためのヒータが一般に必要であり、それらを結露を防止すべき物に取り付けるといったことが行われている。 A micromachine device is generally used while being housed and sealed in a package. However, it is difficult to realize a completely sealed structure of the package, and moisture may penetrate into the package over time, and condensation may occur depending on changes in environmental temperature. It can happen.
When condensation occurs in a micromachine device, the structures or electrodes that give a potential difference are short-circuited due to condensation, or the fine movable structure is deformed by the surface tension of the condensed water, or sticks to each other and cannot move. There is a possibility that such a problem may occur.
On the other hand, in order to prevent the occurrence of condensation, a sensor capable of predicting or detecting the occurrence of condensation and a heater for heating so as not to cause condensation are generally required, and they are attached to an object to prevent condensation. That is done.

図６は結露を防止すべく、センサやヒータが取り付けられた従来構成例として、特許文献１に記載されている構成を示したものであり、この例では屋外監視用カメラにセンサやヒータ等が取り付けられたものとなっている。
屋外監視用カメラ１０のケース１１の上面には太陽電池２１ａを有する電源部２１が取り付けられ、ケース１１の側面には加熱体制御部２２、外気温度センサ２３及び外気湿度センサ２４が取り付けられている。レンズカバーガラス１２にはガラス温度センサ２５及び面状発熱体２６が取り付けられ、さらに結露センサ２７が取り付けられている。図６中、１３はカメラレンズを示し、１４は屋外監視カメラ１０を回転可能に支持する支持体を示す。 FIG. 6 shows a configuration described in Patent Document 1 as a conventional configuration example in which sensors and heaters are attached in order to prevent dew condensation. In this example, sensors, heaters, and the like are installed in an outdoor monitoring camera. It has been attached.
A power supply unit 21 having a solar cell 21 a is attached to the upper surface of the case 11 of the outdoor monitoring camera 10, and a heating body control unit 22, an outside air temperature sensor 23, and an outside air humidity sensor 24 are attached to the side surface of the case 11. . A glass temperature sensor 25 and a planar heating element 26 are attached to the lens cover glass 12, and a dew condensation sensor 27 is further attached. In FIG. 6, reference numeral 13 denotes a camera lens, and reference numeral 14 denotes a support body that rotatably supports the outdoor surveillance camera 10.

加熱体制御部２２は外気温度センサ２３、外気湿度センサ２４及びガラス温度センサ２５からの情報に基づき結露条件の成立を判断し、面状発熱体２６に電源部２１から通電し、これによりレンズカバーガラス１２表面に結露が生じるのを防止できるものとなっている。なお、結露条件が成立していないと判断されるのに実際には結露が生じている場合には結露センサ２７からの結露を示す信号に基づき、面状発熱体２６に通電されるものとなっている。
特開平８−２２０２５２号公報 The heating body control unit 22 determines whether or not the dew condensation condition is established based on information from the outside air temperature sensor 23, the outside air humidity sensor 24, and the glass temperature sensor 25, and energizes the sheet heating element 26 from the power source unit 21, thereby the lens cover. It is possible to prevent the condensation on the surface of the glass 12. When it is determined that the dew condensation condition is not satisfied but the dew condensation actually occurs, the sheet heating element 26 is energized based on the signal indicating the dew condensation from the dew condensation sensor 27. ing.
JP-A-8-220252

上述したように、従来においては結露を防止するためには、センサやヒータ等を別途用意して結露を防止すべき物に取り付けるといったことが行われており、その分、部品点数及び組み立て工数が増え、コストがかかるものとなっていた。
一方、結露を防止すべく、センサやヒータ等をマイクロマシンデバイスに取り付けることを考えた場合、上記のような問題に加え、センサやヒータ等の取り付けによって全体として大型になってしまい、小型化が阻害されるという問題が生じる。
この発明の目的はこのような問題を解決すべく、結露センサを内蔵したマイクロマシンデバイスを提供することにあり、さらに結露センサに加え、ヒータをも内蔵したマイクロマシンデバイスを提供することにある。 As described above, conventionally, in order to prevent condensation, a sensor, a heater, or the like is separately prepared and attached to an object to prevent condensation, and accordingly, the number of parts and the number of assembly steps are reduced. Increased and costly.
On the other hand, in consideration of attaching sensors, heaters, etc. to micromachine devices to prevent condensation, the installation of sensors, heaters, etc., in addition to the above problems, increases the overall size and hinders downsizing. Problem arises.
In order to solve such problems, an object of the present invention is to provide a micromachine device incorporating a dew condensation sensor, and further to provide a micromachine device incorporating a heater in addition to the dew condensation sensor.

請求項１の発明によれば、基板上に絶縁層を介して配置されたデバイス層がエッチングされてデバイスを構成する各構造体が形成されているマイクロマシンデバイスは、微小間隙を隔てて配置された一対のセンサ構造体間の絶縁抵抗値の変化によって結露を検出する結露センサを具備する構造とされ、それら一対のセンサ構造体は上記デバイス層によって形成されているものとされる。
請求項２の発明によれば、基板上に絶縁層を介して配置されたデバイス層がエッチングされてデバイスを構成する各構造体が形成されているマイクロマシンデバイスは、上記デバイス層によって形成されたセンサ構造体と上記基板とによって結露センサが構成され、上記センサ構造体は上記絶縁層を介して上記基板上に位置し、上記センサ構造体の回りにおいて上記基板表面が露出され、上記結露センサは上記センサ構造体と上記基板間の絶縁抵抗値の変化によって結露を検出する構造とされる。 According to the first aspect of the present invention, the micromachine device in which each structure constituting the device is formed by etching the device layer disposed on the substrate via the insulating layer is disposed with a minute gap therebetween. The structure includes a dew condensation sensor that detects dew condensation by a change in the insulation resistance value between the pair of sensor structures, and the pair of sensor structures is formed by the device layer.
According to the invention of claim 2, a micromachine device in which each structure constituting the device is formed by etching a device layer disposed on a substrate via an insulating layer is a sensor formed by the device layer. A dew condensation sensor is configured by the structure and the substrate, the sensor structure is positioned on the substrate through the insulating layer, the substrate surface is exposed around the sensor structure, and the dew condensation sensor is The dew condensation is detected by a change in the insulation resistance value between the sensor structure and the substrate.

請求項３の発明では請求項１又は２の発明において、上記結露センサの検出に基づき作動されるヒータが上記デバイス層によって形成されているものとされる。
請求項４の発明では請求項１乃至３のいずれかの発明において、上記基板が単結晶シリコン基板よりなり、上記デバイス層が単結晶シリコン層よりなるものとされる。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, the heater that is operated based on the detection of the dew condensation sensor is formed by the device layer.
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the substrate is a single crystal silicon substrate, and the device layer is a single crystal silicon layer.

この発明によれば、結露センサを別途用意して取り付けるといったことが不要となり、デバイスを構成する各構造体と同じデバイス層によって結露センサが形成されて内蔵されるため、結露センサを備えたマイクロマシンデバイスを小型かつ安価に構成することができる。また、結露センサを備えることによって結露しそうな状態を検知でき、結露による短絡や動作不良の発生を回避することができるものとなる。
さらに、請求項３の発明によれば、結露センサに加え、ヒータもデバイス層によって形成されるため、ヒータを別途用意して取り付けるといったことが不要となり、その点でより小型かつ安価な結露防止機能を有するマイクロマシンデバイスを得ることができる。 According to the present invention, it is not necessary to separately prepare and attach a dew condensation sensor, and since the dew condensation sensor is formed and built in the same device layer as each structure constituting the device, the micromachine device having the dew condensation sensor is provided. Can be made small and inexpensive. Further, by providing the dew condensation sensor, it is possible to detect a state where dew condensation is likely to occur, and it is possible to avoid occurrence of a short circuit or malfunction due to dew condensation.
Furthermore, according to the invention of claim 3, since the heater is formed by the device layer in addition to the dew condensation sensor, it is not necessary to prepare and attach the heater separately, and in that respect, a smaller and less expensive dew condensation prevention function. Can be obtained.

この発明を光スイッチに適用した実施形態を図面を参照して説明する。
図１は光スイッチの平面図であり、まず光スイッチとしての構成について説明する。
板状の基体３１の上面に４本のファイバ溝３２ａ〜３２ｄが十字状に形成され、これらファイバ溝３２ａ〜３２ｄにより４分割された１つの領域が駆動体形成部３１ａとされる。駆動体形成部３１ａにはこれを２分するようにファイバ溝３２ａ〜３２ｄの中心部３３と連通したロッド溝３４が形成され、さらに凹部３５がこのロッド溝３４の他端と連通して形成されている。 An embodiment in which the present invention is applied to an optical switch will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of an optical switch. First, the configuration of the optical switch will be described.
Four fiber grooves 32a to 32d are formed in a cross shape on the upper surface of the plate-like substrate 31, and one region divided into four by these fiber grooves 32a to 32d is used as a driver forming portion 31a. A rod groove 34 communicating with the central portion 33 of the fiber grooves 32a to 32d is formed in the driver forming portion 31a so as to divide it into two, and a concave portion 35 is formed communicating with the other end of the rod groove 34. ing.

ロッド溝３４には可動ロッド３６が配され、可動ロッド３６の中心部３３側の一端にはミラー３７が設けられている。可動ロッド３６の凹部３５内に位置する部分の両側には板ばねヒンジ３８ａ，３８ｂが連結され、これら板ばねヒンジ３８ａ，３８ｂにより可動ロッド３６はその延伸方向に移動自在に駆動体形成部３１ａに支持されている。
凹部３５内には櫛歯型静電アクチュエータが設けられ、その可動櫛歯電極４１が可動ロッド３６に固定され、可動櫛歯電極４１と組み合わされる固定櫛歯電極４２が凹部３５底面に絶縁層６２（図２参照）を介して固定されている。 A movable rod 36 is disposed in the rod groove 34, and a mirror 37 is provided at one end on the central portion 33 side of the movable rod 36. Leaf spring hinges 38a and 38b are connected to both sides of the portion of the movable rod 36 located in the recess 35, and the leaf spring hinges 38a and 38b allow the movable rod 36 to move in the extending direction to the drive body forming portion 31a. It is supported.
A comb-teeth electrostatic actuator is provided in the recess 35, the movable comb electrode 41 is fixed to the movable rod 36, and the fixed comb electrode 42 combined with the movable comb electrode 41 is formed on the bottom surface of the recess 35 with the insulating layer 62. (See FIG. 2).

各ファイバ溝３２ａ〜３２ｄには光ファイバ（図示せず）がそれぞれ配置され、ミラー３７が中心部３３に位置するか否かによって光ファイバ間の光の進行が切り替わり、スイッチング動作が行われるものとなっている。なお、可動櫛歯電極４１と固定櫛歯電極４２との間に電圧を印加すれば、可動櫛歯電極４１と固定櫛歯電極４２との間に静電吸引力が働き、これによりミラー３７は中心部３３から退避した状態となる。
図２はこの光スイッチの断面構造を模式的に示したものであり、基体３１は基板６１上に絶縁層６２を介してデバイス層６３が配置されてなる三層構造を有するものとされ、デバイス（光スイッチ）を構成する各構造体はデバイス層６３によって形成されている。基板６１はこの例では単結晶シリコン基板とされ、デバイス層６３は単結晶シリコン層よりなるものとされる。また、絶縁層６２はシリコン酸化膜よりなるものとされる。絶縁層６２は例えば２μｍ程度の厚さとされる。 An optical fiber (not shown) is disposed in each of the fiber grooves 32a to 32d, and the progress of light between the optical fibers is switched depending on whether or not the mirror 37 is positioned at the central portion 33, and a switching operation is performed. It has become. If a voltage is applied between the movable comb electrode 41 and the fixed comb electrode 42, an electrostatic attraction force acts between the movable comb electrode 41 and the fixed comb electrode 42. The state is retracted from the central portion 33.
FIG. 2 schematically shows a cross-sectional structure of the optical switch. The base 31 has a three-layer structure in which a device layer 63 is disposed on a substrate 61 with an insulating layer 62 interposed therebetween. Each structure constituting the (optical switch) is formed by a device layer 63. In this example, the substrate 61 is a single crystal silicon substrate, and the device layer 63 is a single crystal silicon layer. The insulating layer 62 is made of a silicon oxide film. The insulating layer 62 has a thickness of about 2 μm, for example.

可動ロッド３６、ミラー３７、板ばねヒンジ３８ａ，３８ｂ、可動櫛歯電極４１といった基板６１板面と平行に変位する可動構造体は基板６１上に空隙を介して位置され、つまり絶縁層６２が除去されてなる空隙が可動構造体下に設けられているものとされ、これに対し、ファイバ溝３２ａ〜３２ｄを規定する構造体や固定櫛歯電極４２等、可動構造体以外の固定構造体は絶縁層６２を介して基板６１上に固定配置されているものとされる。図２中、Ａ，Ｂはこれら可動構造体及び固定構造体を例示的に示している。
上記のような構成に加え、この例ではデバイス層６３によって形成された結露センサとヒータとを具備するものとされる。結露センサは図２に示したように微小間隙ｇを隔てて配置された一対のセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２によって構成され、これらセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２は絶縁層６２を介して基板６１上に位置されている。微小間隙ｇは例えば２０μｍ程度とされる。 Movable structures such as the movable rod 36, the mirror 37, the leaf spring hinges 38a and 38b, and the movable comb electrode 41, which are displaced in parallel with the plate surface of the substrate 61, are positioned on the substrate 61 via a gap, that is, the insulating layer 62 is removed. It is assumed that the formed gap is provided under the movable structure, and the fixed structure other than the movable structure, such as the structure defining the fiber grooves 32a to 32d and the fixed comb electrode 42, is insulated. It is assumed that they are fixedly arranged on the substrate 61 via the layer 62. In FIG. 2, A and B exemplarily show these movable structure and fixed structure.
In addition to the above configuration, in this example, a dew condensation sensor and a heater formed by the device layer 63 are provided. As shown in FIG. 2, the dew condensation sensor is composed of a pair of sensor structures C1 and C2 arranged with a minute gap g therebetween, and these sensor structures C1 and C2 are positioned on the substrate 61 via the insulating layer 62. Has been. The minute gap g is about 20 μm, for example.

一方、図２中、Ｄはヒータを示したものであり、ヒータＤは幅の狭い構造体とされ、基板６１上に空隙を介して位置するものとされている。
図２において模式的に示した結露センサ及びヒータは具体的には図１中に示したような構成・配置とされる。即ち、結露センサは駆動体形成部３１ａに形成された凹部４３内に固定配置されたセンサ構造体４４と、そのセンサ構造体４４を微小間隙ｇを介して囲んでいるセンサ構造体４５とによって構成され、これらの上面にはそれぞれ電極４６，４７が形成されている。 On the other hand, in FIG. 2, D indicates a heater, and the heater D is a narrow structure and is positioned on the substrate 61 with a gap.
The dew condensation sensor and heater schematically shown in FIG. 2 are specifically configured and arranged as shown in FIG. That is, the dew condensation sensor is constituted by a sensor structure 44 fixedly disposed in a recess 43 formed in the drive body forming portion 31a, and a sensor structure 45 surrounding the sensor structure 44 via a minute gap g. Electrodes 46 and 47 are formed on these upper surfaces, respectively.

ヒータは基体３１の駆動体形成部３１ａと対向する領域（ファイバ溝３２ｃ，３２ｄで挟まれた領域）３１ｂに形成された凹部５１内に位置されており、図１に示したように折り返し形状とされたヒータ５２の両端が凹部５１に絶縁層６２を介して固定配置された支持構造体５３，５４に連結支持された構造となっている。このように折り返し形状とすることにより、コンパクトにヒータ５２を形成することができる。支持構造体５３，５４の上面にはそれぞれ電極５５，５６が形成されている。なお、図１中、４８は固定櫛歯電極４２上に形成されている電極を示す。各電極４６〜４８，５５，５６には図２に例示したようにワイヤボンディングによりワイヤ４９が接続される。 The heater is located in a recess 51 formed in a region 31b (region sandwiched between the fiber grooves 32c and 32d) facing the drive body forming portion 31a of the base 31, and has a folded shape as shown in FIG. Both ends of the heater 52 are connected and supported by support structures 53 and 54 that are fixedly disposed in the recess 51 via an insulating layer 62. In this way, the heater 52 can be formed in a compact manner. Electrodes 55 and 56 are formed on the upper surfaces of the support structures 53 and 54, respectively. In FIG. 1, reference numeral 48 denotes an electrode formed on the fixed comb electrode 42. Wires 49 are connected to the electrodes 46 to 48, 55, and 56 by wire bonding as illustrated in FIG.

次に、結露センサ及びヒータの原理について図２を参照して説明する。
結露センサは微小間隙ｇを介して配置され、電気的に互いに絶縁されている一対のセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２間に水分がトラップされ、基板６１の表面に水分層が形成されると、水分層を通してセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２間の絶縁抵抗値が低下することを利用するものであり、ヒータＤは幅狭とされて断面積が小とされたシリコンよりなる構造体に電流を流して抵抗発熱させるものである。
デバイスが結露する前兆としてデバイス表面に薄い水分層が形成される。水分層を通してセンサ構造体Ｃ１とＣ２との絶縁抵抗値が低下するが、この抵抗変化はデバイスに致命的な短絡や可動構造体の張り付きが生じる前の段階で発生するため、結露しそうな状況を予知でき、その場合ヒータＤによりデバイス及びデバイスが収容されているパッケージ内の雰囲気を加熱し、雰囲気温度を上げることにより結露を回避することができる。 Next, the principle of the dew condensation sensor and the heater will be described with reference to FIG.
When moisture is trapped between a pair of sensor structures C1 and C2 that are disposed through a minute gap g and electrically insulated from each other, and a moisture layer is formed on the surface of the substrate 61, the moisture layer The heater D uses a phenomenon in which the insulation resistance value between the sensor structures C1 and C2 is reduced, and the heater D generates heat by flowing an electric current through a structure made of silicon having a small cross-sectional area. It is something to be made.
A thin moisture layer is formed on the surface of the device as a precursor to device condensation. Although the insulation resistance value between the sensor structures C1 and C2 decreases through the moisture layer, this resistance change occurs at a stage before a fatal short circuit or sticking of the movable structure occurs in the device. In this case, condensation can be avoided by heating the device and the atmosphere in the package in which the device is housed by the heater D and raising the ambient temperature.

上記のような構成とされた結露センサ及びヒータは他の構造体の形成と同一工程で形成される。図３−１及び３−２は図２に示した構造と対応させて作製工程を工程順に示したものであり、以下、各工程について説明する。
（１）単結晶シリコンよりなる基板６１上にシリコン酸化膜よりなる絶縁層６２を介して単結晶シリコン層よりなるデバイス層６３が配置されてなる三層構造のＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板６０を用意し、熱酸化して酸化膜よりなるマスク層６４をデバイス層６３上に形成する。６５は基板６１の裏面に同時に形成された酸化膜を示す。 The dew condensation sensor and the heater configured as described above are formed in the same process as the formation of other structures. FIGS. 3-1 and 3-2 show the manufacturing steps in the order of steps corresponding to the structure shown in FIG. 2, and each step will be described below.
(1) An SOI (Silicon on Insulator) substrate 60 having a three-layer structure in which a device layer 63 made of a single crystal silicon layer is disposed on an insulating layer 62 made of a silicon oxide film on a substrate 61 made of single crystal silicon. A mask layer 64 made of an oxide film is formed on the device layer 63 by being prepared and thermally oxidized. Reference numeral 65 denotes an oxide film formed simultaneously on the back surface of the substrate 61.

（２）マスク層６４をフォトリソグラフィ及びエッチングによってパターニングし、可動構造体Ａ、固定構造体Ｂ、センサ構造体Ｃ１，Ｃ２及びヒータＤ用の各マスク６６〜６９を形成する。
（３）デバイス層６３のマスク６６〜６９から露出している部分を絶縁層６２が露出するまでＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma）装置を用い、深掘りの反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって除去する。
（４）弗酸により絶縁層６２をエッチングする。可動構造体Ａ及び幅狭とされたヒータＤ下の絶縁層６２はサイドエッチングにより完全に除去される。また、固定構造体Ｂ及びセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２下の絶縁層６２はサイドエッチングにより若干えぐられた形状となる。なお、マスク６６〜６９及び裏面の酸化膜６５もエッチング除去され、可動構造体Ａ、固定構造体Ｂ、センサ構造体Ｃ１，Ｃ２及びヒータＤがデバイス層６３によって形成された構造が完成する。 (2) The mask layer 64 is patterned by photolithography and etching to form the movable structure A, the fixed structure B, the sensor structures C1 and C2, and the masks 66 to 69 for the heater D.
(3) The portions exposed from the masks 66 to 69 of the device layer 63 are removed by deep reactive ion etching (RIE) using an ICP (Inductively Coupled Plasma) apparatus until the insulating layer 62 is exposed.
(4) The insulating layer 62 is etched with hydrofluoric acid. The insulating layer 62 under the movable structure A and the narrowed heater D is completely removed by side etching. Further, the insulating layer 62 under the fixed structure B and the sensor structures C1 and C2 has a shape that is slightly removed by side etching. The masks 66 to 69 and the oxide film 65 on the back surface are also removed by etching, and a structure in which the movable structure A, the fixed structure B, the sensor structures C1 and C2, and the heater D are formed by the device layer 63 is completed.

（５）スパッタにより電極（図では電極４６，４７を例示）を形成する。なお、この例では基板６１の裏面にも電極５７がスパッタによって形成される。電極膜は例えばＡｕ／Ｐｔ／Ｔｉ膜とされる。
最後にワイヤ４９をボンディングし、図２に示した構成が完成する。
このように結露センサを構成するセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２及びヒータＤはデバイスを構成する可動構造体Ａ及び固定構造体Ｂと同一工程で作製されるため、追加工程が不要であり、よってコストアップを招くことはない。また、デバイス層６３によってこのような結露センサ及びヒータが形成され、それらがデバイスに内蔵された構造となるため、部品点数を削減でき、かつ小型化を図ることができる。 (5) Electrodes (electrodes 46 and 47 are illustrated in the figure) are formed by sputtering. In this example, the electrode 57 is also formed on the back surface of the substrate 61 by sputtering. The electrode film is, for example, an Au / Pt / Ti film.
Finally, the wire 49 is bonded to complete the configuration shown in FIG.
Since the sensor structures C1 and C2 and the heater D constituting the dew condensation sensor are manufactured in the same process as the movable structure A and the fixed structure B constituting the device in this way, no additional process is required, thus increasing the cost. Will not be invited. Further, since such a dew condensation sensor and a heater are formed by the device layer 63 and are built in the device, the number of parts can be reduced and the size can be reduced.

上述した例ではデバイス層６３によって形成されたセンサ構造体Ｃ１，Ｃ２によって結露センサが構成されているが、例えば一方のセンサ構造体Ｃ１と基板６１とによって結露センサを構成することもでき、つまりセンサ構造体Ｃ１と基板６１間の絶縁抵抗値の変化により結露を検出することもできる。
この場合、センサ構造体Ｃ１の回りにおいて、つまりデバイス層６３よりなる構造体が位置しない部分において基板６１表面が露出されているため、基板６１表面に水分層が形成されると、水分層を通してセンサ構造体Ｃ１、基板６１間の絶縁抵抗値が低下することになる。 In the example described above, the dew condensation sensor is configured by the sensor structures C1 and C2 formed by the device layer 63. However, for example, the dew condensation sensor may be configured by one sensor structure C1 and the substrate 61, that is, the sensor. Condensation can also be detected by a change in the insulation resistance value between the structure C1 and the substrate 61.
In this case, since the surface of the substrate 61 is exposed around the sensor structure C1, that is, in a portion where the structure composed of the device layer 63 is not located, when the moisture layer is formed on the surface of the substrate 61, the sensor is passed through the moisture layer. The insulation resistance value between the structure C1 and the substrate 61 is lowered.

なお、絶縁層６２の厚さは前述したように２μｍ程度であり、よってセンサ構造体Ｃ１と基板６１とで結露センサを構成した場合、前述の微小間隙ｇに相当する微小間隙は２μｍ程度となり、より狭い微小間隙を容易に得ることができ、結露に敏感で絶縁抵抗値の変化が大きい結露センサを構成することができる。
図４は上記のように結露センサ及びヒータを内蔵する光スイッチ（マイクロマシンデバイス）に対し、結露を判断し、ヒータを作動させるための構成をブロック図で示したものであり、図４中、７１は結露センサ、７２はヒータを示し、７３は電源、７４は結露判断部、７５は電流制御部を示す。 Note that the thickness of the insulating layer 62 is about 2 μm as described above. Therefore, when a dew condensation sensor is constituted by the sensor structure C1 and the substrate 61, the minute gap corresponding to the minute gap g is about 2 μm. A narrower gap can be easily obtained, and a dew condensation sensor sensitive to dew condensation and having a large change in insulation resistance value can be configured.
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration for determining the dew condensation and operating the heater for the optical switch (micromachine device) incorporating the dew condensation sensor and the heater as described above. Denotes a condensation sensor, 72 denotes a heater, 73 denotes a power source, 74 denotes a condensation determination unit, and 75 denotes a current control unit.

結露判断部７４は結露センサ７１の絶縁抵抗値の変化に基づき結露を判断し、電流制御部７５は結露判断部７４の判断によりヒータ７２に通電して発熱させる。なお、結露判断を一例として数値で示せば、絶縁抵抗値が１ｋΩ以下になったら結露直前と判断する。
図１及び図２に示した構成では結露センサ及びヒータが共にデバイス層によって形成され、光スイッチは結露センサ及びヒータを内蔵する構造となっているが、例えば結露センサのみ内蔵する構造としてもよい。
図５はこのように結露センサのみ内蔵し、ヒータを内蔵しない場合の構成例の概略を示したものであり、図５中、８１は結露センサを内蔵した光スイッチ、８２はヒータ、８３はパッケージを示す。パッケージ８３は本体８３ａと蓋８３ｂとによって構成されている。ヒータ８２は例えばニクロム線等を用い、通電により抵抗発熱する構造のものとされる。図５（１）中、８４は光ファイバを示す。なお、図５（２）では光ファイバの図示を省略している。 The dew condensation determination unit 74 determines dew condensation based on the change in the insulation resistance value of the dew condensation sensor 71, and the current control unit 75 energizes the heater 72 to generate heat based on the determination of the dew condensation determination unit 74. In addition, if dew condensation judgment is shown by a numerical value as an example, if an insulation resistance value will be 1 kΩ or less, it will be judged immediately before dew condensation.
In the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the dew condensation sensor and the heater are both formed by the device layer, and the optical switch has a structure incorporating the dew condensation sensor and heater. However, for example, a structure incorporating only the dew condensation sensor may be used.
FIG. 5 shows an outline of a configuration example in which only the dew condensation sensor is incorporated and the heater is not incorporated. In FIG. 5, 81 is an optical switch incorporating the dew condensation sensor, 82 is a heater, and 83 is a package. Indicates. The package 83 includes a main body 83a and a lid 83b. The heater 82 is made of, for example, a nichrome wire or the like and has a structure that generates resistance when energized. In FIG. 5A, reference numeral 84 denotes an optical fiber. In FIG. 5 (2), the optical fiber is not shown.

この例ではヒータ８２は光スイッチ８１と別体とされてパッケージ８３内に収容された構成となっており、このような構成を採用することもでき、これによっても結露を防止することができる。なお、ヒータ８２は例えばパッケージ８３の外面に設けることもできる。
以上、光スイッチを例に説明したが、マイクロマシンデバイスは光スイッチに限らず、他のデバイスであってもよく、各種マイクロマシンデバイスに本発明を適用することができる。 In this example, the heater 82 is configured separately from the optical switch 81 and accommodated in the package 83. Such a configuration can also be adopted, thereby preventing condensation. The heater 82 can also be provided on the outer surface of the package 83, for example.
The optical switch has been described above as an example, but the micromachine device is not limited to the optical switch, and may be another device, and the present invention can be applied to various micromachine devices.

この発明によるマイクロマシンデバイスの一実施例を示す平面図。The top view which shows one Example of the micromachine device by this invention. 図１に示したマイクロマシンデバイスの断面構造を説明するための図。FIG. 3 is a view for explaining a cross-sectional structure of the micromachine device shown in FIG. 1. この発明によるマイクロマシンデバイスの作製工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the micromachine device by this invention. この発明によるマイクロマシンデバイスの作製工程を説明するための図。The figure for demonstrating the manufacturing process of the micromachine device by this invention. 結露センサの検出に基づき、ヒータを作動させるための構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure for operating a heater based on the detection of a dew condensation sensor. マイクロマシンデバイスとヒータを別体としてパッケージに収容した構成を説明するための図。The figure for demonstrating the structure which accommodated the micromachine device and the heater in the package as a different body. 結露を防止するための従来構成例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of a conventional structure for preventing dew condensation.

Claims

A micromachine device in which each structure constituting a device is formed by etching a device layer disposed on a substrate via an insulating layer,
A structure including a dew condensation sensor that detects dew condensation by a change in an insulation resistance value between a pair of sensor structures disposed with a minute gap therebetween;
The micromachine device, wherein the pair of sensor structures are formed by the device layer.

A micromachine device in which each structure constituting a device is formed by etching a device layer disposed on a substrate via an insulating layer,
A dew condensation sensor is constituted by the sensor structure formed by the device layer and the substrate.
The sensor structure is located on the substrate through the insulating layer, and the substrate surface is exposed around the sensor structure,
The micromachine device, wherein the dew condensation sensor is configured to detect dew condensation by a change in an insulation resistance value between the sensor structure and the substrate.

The micromachine device according to claim 1 or 2,
A micromachine device, wherein a heater that is operated based on detection by the dew condensation sensor is formed by the device layer.

The micromachine device according to any one of claims 1 to 3,
A micromachine device, wherein the substrate is a single crystal silicon substrate, and the device layer is a single crystal silicon layer.