JP2011017791A

JP2011017791A - Micromirror device

Info

Publication number: JP2011017791A
Application number: JP2009160980A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Hatakeyama; 智之畠山
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-27

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micromirror device which is suitably used under vacuum sealing environment.SOLUTION: The micromirror device 100 includes a micromirror chip 110 having a movable mirror 112, an electrode substrate 130 arranged to face the micromirror chip 110, a soldering bump 150 disposed between the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 to bond the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130. The micromirror chip 110 has four thin-film permanent magnets 124. The electrode substrate 130 has a sheet type permanent magnet 138. The sheet type permanent magnet 138 and the thin-film permanent magnet 124 are attracted to each other, whereby the micromirror chip 110, the electrode substrate 130 and the soldering bump 150 are brought into tight contact with each other.

Description

本発明は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスに関する。 The present invention relates to a micromirror device having a movable mirror.

特開２００５−３１６０４３号公報は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスのひとつを開示している。このマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有するマイクロミラーチップと、駆動電極を有する電極基板とを有している。マイクロミラーチップはハンダバンプを使用して電極基板に実装される。具体的には、電極基板に形成したハンダバンプ上にマイクロミラーチップを載せ、ハンダバンプを溶融し硬化させることにより実装される。マイクロミラーチップと電極基板は、溶融したハンダバンプの表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。また、可動ミラーと駆動電極の間隔は、ハンダバンプの溶融時の変形量を制御することにより調節される。 Japanese Patent Laying-Open No. 2005-316043 discloses one of micromirror devices having a movable mirror. This micromirror device has a micromirror chip having a movable mirror and an electrode substrate having a drive electrode. The micromirror chip is mounted on the electrode substrate using solder bumps. Specifically, mounting is performed by placing a micromirror chip on a solder bump formed on an electrode substrate, and melting and curing the solder bump. The micromirror chip and the electrode substrate are positioned with high accuracy by a self-alignment effect due to the surface tension of the molten solder bump. Further, the distance between the movable mirror and the drive electrode is adjusted by controlling the deformation amount when the solder bump is melted.

ハンダバンプを溶融する際、マイクロミラーチップと電極基板は安定に仮固定されていることが望まれる。このため、マイクロミラーチップと電極基板は、通常、フラックスなどの粘着保持作用を持つ有機材料を使用して仮固定される。 When melting the solder bump, it is desirable that the micromirror chip and the electrode substrate are stably fixed temporarily. For this reason, the micromirror chip and the electrode substrate are usually temporarily fixed using an organic material having an adhesive holding action such as flux.

特開２００５−３１６０４３号公報JP 2005-316043 A

マイクロミラーデバイスは、たとえば動作特性の向上のために、減圧封止した環境下で使用されることがある。このような使用形態では、減圧封止した環境の変化はマイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させるため、減圧封止した環境はなるべく一定に保たれることが望まれる。 The micromirror device may be used in a reduced-pressure sealed environment, for example, to improve operating characteristics. In such a usage pattern, the change in the environment sealed under reduced pressure deteriorates the operating characteristics of the micromirror device, so it is desirable that the environment sealed under reduced pressure be kept as constant as possible.

仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは、減圧封止した環境に配置された場合、有機材料がガスを発生させる。発生したガスは、減圧封止した環境の圧力を変化させ、マイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させてしまう。このような理由から、仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは減圧封止した環境下での使用には適していない。 When a micromirror device using an organic material for temporary fixation is placed in an environment sealed under reduced pressure, the organic material generates gas. The generated gas changes the pressure of the environment sealed under reduced pressure and degrades the operating characteristics of the micromirror device. For these reasons, a micromirror device using an organic material for temporary fixation is not suitable for use in an environment sealed under reduced pressure.

また単に有機材料を使用せずにマイクロミラーチップを電極基板に実装する場合には、マイクロミラーチップと電極基板の間におけるハンダバンプと電極の密着不足により安定した仮固定が得られない。このため、実装工程中の搬送時の振動や衝撃によってマイクロミラーチップと電極基板が容易に位置ずれを起こしてしまう。また、良好な熱の伝導が得られず、ぬれ不良が発生するといった問題が生じ、結局、マイクロミラーチップを電極基板に安定して高精度に実装することが難しい。 Further, when the micromirror chip is mounted on the electrode substrate without using an organic material, stable temporary fixing cannot be obtained due to insufficient adhesion between the solder bump and the electrode between the micromirror chip and the electrode substrate. For this reason, the micromirror chip and the electrode substrate easily cause misalignment due to vibration and impact during transportation during the mounting process. In addition, there is a problem that good heat conduction cannot be obtained and wetting failure occurs, and consequently it is difficult to stably mount the micromirror chip on the electrode substrate with high accuracy.

本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスを提供することである。 The present invention has been made in consideration of such a situation, and an object of the present invention is to provide a micromirror device that can be suitably used in a reduced-pressure sealed environment.

本発明によるマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有する第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するハンダバンプとを備えている。前記第１の基板は第１の磁石を有し、前記第２の基板は第２の磁石を有している。前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに引き合って前記第１の基板と前記第２の基板と前記ハンダバンプとを相互に密着させる。 A micromirror device according to the present invention includes a first substrate having a movable mirror, a second substrate disposed opposite to the first substrate, and between the first substrate and the second substrate. Solder bumps that are arranged to join the first substrate and the second substrate are provided. The first substrate has a first magnet, and the second substrate has a second magnet. The first magnet and the second magnet attract each other to bring the first substrate, the second substrate, and the solder bump into close contact with each other.

本発明によれば、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスが提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the micromirror device which can be used conveniently in the environment sealed under reduced pressure is provided.

本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the micromirror device of the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。1 is a top view of a micromirror device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態の電極基板の上面図である。It is a top view of the electrode substrate according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。It is the joining sectional view fractured along the AA line of the micromirror device at the time of temporary fixation of the 1st embodiment of the present invention. 本発明の第１の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。It is the joining sectional view fractured along the AA line of the micromirror device after mounting of the 1st embodiment of the present invention. パッケージ内に減圧封止された本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの断面図である。1 is a cross-sectional view of a micromirror device according to a first embodiment of the present invention sealed under reduced pressure in a package. 本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。It is a top view of the micromirror device of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態の電極基板の上面図である。It is a top view of the electrode substrate of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。It is joining sectional drawing fractured | ruptured along the BB line of the micromirror device at the time of temporary fixation of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。It is the joining sectional view fractured along the BB line of the micromirror device after mounting of the 2nd embodiment of the present invention.

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

＜第１の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図１〜図６に示す。 <First Embodiment>
The micromirror device according to the present embodiment is shown in FIGS.

（構成）
マイクロミラーデバイス１００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ１１０と、マイクロミラーチップ１１０に対向して配置される第２の基板である電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されてマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを接合するハンダバンプ１５０とを有している。 (Constitution)
The micromirror device 100 includes a micromirror chip 110 that is a first substrate, an electrode substrate 130 that is a second substrate disposed to face the micromirror chip 110, and the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130. A solder bump 150 is disposed between the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130.

マイクロミラーチップ１１０は熱伝導性の高いＳｉから構成され、電極基板１３０はＳｉやガラスなどから構成されている。 The micromirror chip 110 is made of Si having high thermal conductivity, and the electrode substrate 130 is made of Si, glass, or the like.

マイクロミラーチップ１１０は、可動ミラー１１２と、可動ミラー１１２を取り囲んでいるミラー支持部１１４と、可動ミラー１１２とミラー支持部１１４とを機械的・連続的に接続している一対のヒンジ部１１６とを有している。一対のヒンジ部１１６は、可動ミラー１１２の両側に位置し、可動ミラー１１２の中央を通る一本の直線上に位置している。マイクロミラーチップ１１０は、たとえば、１０〜２０μｍという非常に薄い厚さに作られている。ヒンジ部１１６は弾性的にねじり変形可能であり、これにより可動ミラー１１２はミラー支持部１１４に対してヒンジ部１１６を軸にして傾斜可能である。すなわち可動ミラー１１２は揺動ミラーである。 The micromirror chip 110 includes a movable mirror 112, a mirror support portion 114 surrounding the movable mirror 112, and a pair of hinge portions 116 that mechanically and continuously connect the movable mirror 112 and the mirror support portion 114. have. The pair of hinge portions 116 are located on both sides of the movable mirror 112 and are located on a single straight line passing through the center of the movable mirror 112. The micromirror chip 110 is made to a very thin thickness of, for example, 10 to 20 μm. The hinge portion 116 can be elastically torsionally deformed, whereby the movable mirror 112 can be tilted with respect to the mirror support portion 114 with the hinge portion 116 as an axis. That is, the movable mirror 112 is a rocking mirror.

電極基板１３０は、マイクロミラーチップ１１０に対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２は、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に対して位置決めされたときに、可動ミラー１１２に対向するように配置されている。駆動電極１３２は、配線１４２を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４４と電気的に接続されている。 The electrode substrate 130 has a pair of drive electrodes 132 provided on the surface facing the micromirror chip 110 for electrostatically driving the movable mirror 112. The drive electrode 132 is disposed so as to face the movable mirror 112 when the micromirror chip 110 is positioned with respect to the electrode substrate 130. The drive electrode 132 is electrically connected to the external connection pad 144 provided at the end of the electrode substrate 130 via the wiring 142.

マイクロミラーチップ１１０は、電極基板１３０に対向する面に設けられた４つの接合膜１２２を有している。接合膜１２２は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１２２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１２２は可動ミラー１１２と電気的に接続されている。接合膜１２２は円形形状をしている。 The micromirror chip 110 has four bonding films 122 provided on the surface facing the electrode substrate 130. The bonding film 122 is made of a metal such as Al or Ni. An anti-oxidation Au film is provided on the uppermost surface of the bonding film 122. The bonding film 122 is electrically connected to the movable mirror 112. The bonding film 122 has a circular shape.

ハンダバンプ１５０は接合膜１２２の中央に接合されている。ハンダバンプ１５０は、所望の値に制御された均一な高さを有している。ハンダバンプ１５０は、接合膜１２２と電気的に接続されている。 The solder bump 150 is bonded to the center of the bonding film 122. The solder bump 150 has a uniform height controlled to a desired value. The solder bump 150 is electrically connected to the bonding film 122.

マイクロミラーチップ１１０はまた、電極基板１３０に対向する面に接合膜１２２をそれぞれ取り囲むように設けられた４つの輪帯状の薄膜永久磁石１２４を有している。薄膜永久磁石１２４は、たとえばネオジム磁石で構成される。薄膜永久磁石１２４は、ハンダバンプ１５０の溶融温度に加熱されたときに磁力が非常に低下する（または実質的になくなる）物質で構成されている。 The micromirror chip 110 also has four annular thin film permanent magnets 124 provided on the surface facing the electrode substrate 130 so as to surround the bonding film 122. The thin film permanent magnet 124 is composed of, for example, a neodymium magnet. The thin film permanent magnet 124 is made of a material whose magnetic force is greatly reduced (or substantially eliminated) when heated to the melting temperature of the solder bump 150.

マイクロミラーチップ１１０はさらに、電極基板１３０に対向する面の反対側の面に設けられた４つの加熱部材１２６を有している。加熱部材１２６は、それぞれ、ミラー支持部１１４を介して、接合膜１２２および薄膜永久磁石１２４に向き合っている。加熱部材１２６は、熱伝導性の良い物質で構成され、たとえば、Ａｌなどの金属薄膜で構成される。加熱部材１２６は、ミラー支持部１１４に形成された貫通穴を介して薄膜永久磁石１２４と接触している。 The micromirror chip 110 further includes four heating members 126 provided on the surface opposite to the surface facing the electrode substrate 130. Each of the heating members 126 faces the bonding film 122 and the thin film permanent magnet 124 via the mirror support portion 114. The heating member 126 is made of a material having good thermal conductivity, for example, a metal thin film such as Al. The heating member 126 is in contact with the thin film permanent magnet 124 through a through hole formed in the mirror support portion 114.

電極基板１３０は、ハンダバンプ１５０を位置決めするための位置決め部１３４を有している。位置決め部１３４は、たとえば、ハンダバンプ１５０が嵌まる四角錐形状のテーパー溝で構成されている。位置決め部１３４の形態は、これに限定されるものではなく、ハンダバンプ１５０を位置決めする機能を果たしさえすれば、どのような形状を有していてもよい。たとえば、位置決め部１３４は、他の角錐形状のテーパー溝や円錐形状のテーパー溝で構成されてもよい。さらには、位置決め部１３４は、テーパー溝に限らず、任意の開口形状の凹部や貫通穴で構成されてもよい。 The electrode substrate 130 has a positioning part 134 for positioning the solder bump 150. The positioning part 134 is constituted by, for example, a quadrangular pyramid tapered groove into which the solder bump 150 is fitted. The form of the positioning part 134 is not limited to this, and may have any shape as long as it has a function of positioning the solder bump 150. For example, the positioning part 134 may be configured by another pyramid-shaped tapered groove or a conical tapered groove. Furthermore, the positioning portion 134 is not limited to the tapered groove, and may be configured by a concave portion or a through hole having an arbitrary opening shape.

電極基板１３０はさらに、位置決め部１３４に設けられた接合膜１３６を有している。接合膜１３６は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１３６の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１３６は、配線１４６を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４８と電気的に接続されている。 The electrode substrate 130 further has a bonding film 136 provided on the positioning portion 134. The bonding film 136 is made of a metal such as Al or Ni. An anti-oxidation Au film is provided on the uppermost surface of the bonding film 136. The bonding film 136 is electrically connected to the external connection pad 148 provided at the end portion of the electrode substrate 130 through the wiring 146.

本実施形態では、位置決め部１３４がテーパー溝で構成され、接合膜１３６は位置決め部１３４（すなわちテーパー溝）を覆うように設けられている。しかし、接合膜１３６は、必ずしもこのように設けられている必要はない。位置決め部１３４が凹部や貫通穴で構成される場合には、接合膜１３６は位置決め部１３４（凹部や貫通穴）の周囲に設けられてもよい。 In the present embodiment, the positioning part 134 is configured by a tapered groove, and the bonding film 136 is provided so as to cover the positioning part 134 (that is, the tapered groove). However, the bonding film 136 is not necessarily provided in this way. In the case where the positioning unit 134 is configured by a recess or a through hole, the bonding film 136 may be provided around the positioning unit 134 (the recess or the through hole).

電極基板１３０はまた、マイクロミラーチップ１１０に対向する面の反対側の面に接合されたシート状永久磁石１３８を有している。シート状永久磁石１３８は、ネオジム磁石などから構成される。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに引き合うように配置されている。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに対向して配置されている。 The electrode substrate 130 also has a sheet-like permanent magnet 138 bonded to the surface opposite to the surface facing the micromirror chip 110. The sheet-like permanent magnet 138 is composed of a neodymium magnet or the like. The sheet-like permanent magnet 138 and the thin film permanent magnet 124 are arranged so as to attract each other. The sheet-like permanent magnet 138 and the thin film permanent magnet 124 are disposed to face each other.

図２に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜１３６もまた、図３に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜１３６は、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。 As shown in FIG. 2, the bonding films 122 are arranged so that their centers are located on the circumference of a circle C surrounding the movable mirror 112. The bonding films 136 are also arranged so that their centers are located on the circumference of the circle C as shown in FIG. Further, the bonding film 122 and the bonding film 136 are arranged to face each other when the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 are arranged to face each other.

（作用）
マイクロミラーデバイス１００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。 (Function)
The micromirror device 100 is assembled, for example, in an oxygen-reduced atmosphere whose pressure is reduced to about 100 Pascals.

マイクロミラーチップ１１０に接合されたハンダバンプ１５０を、電極基板１３０の位置決め部１３４に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、図４に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。ハンダバンプ１５０が均一な高さを有しているため、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔は所望値となる。また、マイクロミラーチップ１１０に設けられた薄膜永久磁石１２４と電極基板１３０に設けられたシート状永久磁石１３８とが互いに引き合うことにより、ハンダバンプ１５０は接合膜１３６に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。 The solder bump 150 bonded to the micromirror chip 110 is fitted to the positioning part 134 of the electrode substrate 130. As a result, the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 are positioned and temporarily fixed so that the movable mirror 112 and the drive electrode 132 face each other, as shown in FIG. Since the solder bump 150 has a uniform height, the distance between the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 becomes a desired value. Further, the thin film permanent magnet 124 provided on the micromirror chip 110 and the sheet-like permanent magnet 138 provided on the electrode substrate 130 attract each other, whereby the solder bump 150 is always in close contact with the bonding film 136. That is, the micromirror chip 110, the electrode substrate 130, and the solder bump 150 are in close contact with each other.

加熱部材１２６に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ１１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、加熱部材１２６に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜１３６にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜１３６と濡れる。 A heating head (not shown) is brought into contact with the heating member 126 with a minute load and heated. Since the micromirror chip 110 is made of Si having high thermal conductivity, the heat supplied to the heating member 126 is well transmitted to the thin film permanent magnet 124 and the solder bump 150. The magnetic force of the thin film permanent magnet 124 decreases with heating. Further, since the solder bump 150 is always in close contact with the bonding film 136, the heat of the heater head is also transferred to the bonding film 136 through the solder bump 150. When the solder bump 150 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, it melts and gets wet with the bonding film 136.

薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。また、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。 The magnetic force of the thin film permanent magnet 124 is greatly reduced by being heated. Further, the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 are positioned with high accuracy by a self-alignment effect due to the surface tension of the molten solder bump 150.

ヒーターヘッドを加熱部材１２６から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、図５に示すように、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。 The solder bump 150 is cooled by separating the heater head from the heating member 126. The solder bump 150 is cured when the solder melting point is lower than the melting point of the solder. As a result, as shown in FIG. 5, the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 are bonded to each other with sufficient mechanical strength.

マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、マイクロミラーチップ１１０の自重とハンダバンプ１５０の表面張力の釣り合う位置で正確に決まる。可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、駆動電圧や可動ミラー１１２に要求される傾斜角度などの諸条件から決まる。言い換えれば、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が最終的に所望値となるように、ハンダバンプ１５０の高さが決められる。 The distance between the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130, and hence the distance between the movable mirror 112 and the drive electrode 132, is accurately determined at a position where the weight of the micromirror chip 110 and the surface tension of the solder bump 150 are balanced. The distance between the movable mirror 112 and the drive electrode 132 is determined by various conditions such as the drive voltage and the tilt angle required for the movable mirror 112. In other words, the height of the solder bump 150 is determined so that the distance between the movable mirror 112 and the drive electrode 132 finally becomes a desired value.

マイクロミラーデバイス１００は、動作速度の向上や動作安定性の向上などの動作特性の向上のために、たとえば図６に示すように、パッケージ１７０に収容されて封止される。パッケージ１７０は、セラミックス基板１７２と、封止蓋１７４とを有している。封止蓋１７４は光学窓１７６を備えている。マイクロミラーデバイス１００はセラミックス基板１７２に固定される。マイクロミラーデバイス１００の外部接続パッド１４４，１４８は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して、セラミックス基板１７２から突出している端子１８４と電気的に接続される。封止蓋１７４は、封止材１７８によってセラミックス基板１７２に固定される。これにより、パッケージ１７０の内部空間は減圧環境に保たれる。 The micromirror device 100 is housed and sealed in a package 170, for example, as shown in FIG. 6 in order to improve operation characteristics such as improvement in operation speed and operation stability. The package 170 has a ceramic substrate 172 and a sealing lid 174. The sealing lid 174 includes an optical window 176. The micromirror device 100 is fixed to the ceramic substrate 172. The external connection pads 144 and 148 of the micromirror device 100 are electrically connected to terminals 184 protruding from the ceramic substrate 172 through, for example, bonding wires 182. The sealing lid 174 is fixed to the ceramic substrate 172 with a sealing material 178. Thereby, the internal space of the package 170 is maintained in a reduced pressure environment.

パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド１４８と配線１４６、接合膜１３６、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。 A terminal 184 of the package 170 is electrically connected to a drive circuit (not shown). Thus, the drive circuit is electrically connected to the drive electrode 132 via the external connection pad 144 and the wiring 142, and also via the external connection pad 148 and the wiring 146, the bonding film 136, the solder bump 150, and the bonding film 122. It is electrically connected to the movable mirror 112.

可動ミラー１１２を駆動するために、駆動電極１３２に駆動電圧が印加される。可動ミラー１１２は、接合膜１２２と電気的に接続されおり、接合膜１２２とハンダバンプ１５０と第三の接合膜１３６と配線１４６と外部接続パッド１４８を介して接地電位に維持される。一方の駆動電極１３２に駆動電圧が印加されると、その駆動電極１３２と可動ミラー１１２との間に静電引力が発生する。この静電引力によって可動ミラー１１２はヒンジ部１１６を軸として傾斜する。可動ミラー１１２の傾斜角は駆動電圧の大きさを調整することによって調整される。また、駆動電圧を印加する駆動電極１３２を交互に切り換えると、可動ミラー１１２は、ヒンジ部１１６を軸に揺動される。 In order to drive the movable mirror 112, a drive voltage is applied to the drive electrode 132. The movable mirror 112 is electrically connected to the bonding film 122 and is maintained at the ground potential via the bonding film 122, the solder bump 150, the third bonding film 136, the wiring 146, and the external connection pad 148. When a drive voltage is applied to one drive electrode 132, an electrostatic attractive force is generated between the drive electrode 132 and the movable mirror 112. Due to this electrostatic attraction, the movable mirror 112 tilts about the hinge portion 116 as an axis. The tilt angle of the movable mirror 112 is adjusted by adjusting the magnitude of the drive voltage. Further, when the drive electrodes 132 to which the drive voltage is applied are alternately switched, the movable mirror 112 is oscillated around the hinge portion 116.

（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に位置決めされたとき、磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜１３６に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜１３６に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に濡れひろがり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス１００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。 (effect)
In this embodiment, when the micromirror chip 110 is positioned on the electrode substrate 130, the solder bump 150 is brought into close contact with the bonding film 136 by a magnetic force. For this reason, the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 can be stably temporarily fixed without using an organic material such as flux, and heat can be transferred to the bonding film 136 through the solder bump 150. However, the bonding film 136 wets and the micromirror chip 110 and the electrode substrate 130 can be mounted with high accuracy. Therefore, the micromirror device 100 of this embodiment can be suitably used in an environment sealed under reduced pressure.

＜第２の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図７〜図１０に示す。図７〜図１０において、図１〜図５に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。 <Second Embodiment>
The micromirror device according to the present embodiment is shown in FIGS. 7 to 10, members denoted by the same reference numerals as those illustrated in FIGS. 1 to 5 are similar members, and detailed description thereof is omitted.

（構成）
マイクロミラーデバイス２００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ２１０と、マイクロミラーチップ２１０に対向して配置される電極基板２３０と、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０との間に配置されてマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを接合するハンダバンプ１５０とを有している。 (Constitution)
The micromirror device 200 includes a micromirror chip 210 that is a first substrate, an electrode substrate 230 that is disposed to face the micromirror chip 210, and a micromirror device 200 that is disposed between the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230. Solder bumps 150 for joining the mirror chip 210 and the electrode substrate 230 are provided.

マイクロミラーチップ２１０は、第１の実施の形態のマイクロミラーチップ１１０から加熱部材１２６を省いた構成と実質的に同じである。 The micromirror chip 210 is substantially the same as the configuration in which the heating member 126 is omitted from the micromirror chip 110 of the first embodiment.

ハンダバンプ１５０は、マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２の中央に接合されている。 The solder bump 150 is bonded to the center of the bonding film 122 of the micromirror chip 210.

電極基板２３０は、第１の実施の形態の電極基板１３０と同様に、Ｓｉやガラスなどから構成されている。 Similar to the electrode substrate 130 of the first embodiment, the electrode substrate 230 is made of Si, glass, or the like.

電極基板２３０は、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２の詳細は、第１の実施形態で説明した通りである。 The electrode substrate 230 has a pair of drive electrodes 132 provided on the surface facing the micromirror chip 210 for electrostatically driving the movable mirror 112. The details of the drive electrode 132 are as described in the first embodiment.

電極基板２３０はまた、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの接合膜２３２を有している。接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、接合膜１２２に対向するように配置されている。接合膜２３２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜２３２は、それぞれ、配線２４２を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４４と電気的に接続されている。 The electrode substrate 230 also has four bonding films 232 provided on the surface facing the micromirror chip 210. The bonding film 232 is disposed so as to face the bonding film 122 when the micromirror chip 210 is positioned with respect to the electrode substrate 230. An anti-oxidation Au film is provided on the uppermost surface of the bonding film 232. Each of the bonding films 232 is electrically connected to an external connection pad 244 provided at an end portion of the electrode substrate 230 via a wiring 242.

電極基板２３０はさらに、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの電磁コイル２３４とを有している。電磁コイル２３４は電磁石を構成している。電磁コイル２３４は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、薄膜永久磁石１２４に対向するように配置されている。接合膜２３２の周囲をほぼ一周している。電磁コイル２３４の両端は互いに離間していて配線２４２が通るすき間を与えている。電磁コイル２３４の両端は、それぞれ、配線２４６を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４８と電気的に接続されている。 The electrode substrate 230 further includes four electromagnetic coils 234 provided on the surface facing the micromirror chip 210. The electromagnetic coil 234 constitutes an electromagnet. The electromagnetic coil 234 is disposed so as to face the thin film permanent magnet 124 when the micromirror chip 210 is positioned with respect to the electrode substrate 230. The circumference of the bonding film 232 is substantially made around. Both ends of the electromagnetic coil 234 are separated from each other to provide a gap through which the wiring 242 passes. Both ends of the electromagnetic coil 234 are electrically connected to external connection pads 248 provided at end portions of the electrode substrate 230 via wirings 246, respectively.

電極基板２３０はまたさらに、接合膜２３２の四隅に設けられた、間隔位置決め部材２３６を有している。間隔位置決め部材２３６は、ハンダバンプ１５０の高さ以下の所望の高さを有している。 The electrode substrate 230 further has interval positioning members 236 provided at the four corners of the bonding film 232. The interval positioning member 236 has a desired height that is equal to or less than the height of the solder bump 150.

図７に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜２３２もまた、図８に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。 As shown in FIG. 7, the bonding films 122 are arranged so that their centers are located on the circumference of a circle C surrounding the movable mirror 112. The bonding films 232 are also arranged so that their centers are located on the circumference of the circle C as shown in FIG. Further, the bonding film 122 and the bonding film 232 are arranged to face each other when the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 are arranged to face each other.

（作用）
マイクロミラーデバイス２００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。 (Function)
The micromirror device 200 is assembled in an oxygen-reduced atmosphere that is decompressed to about 100 Pascals, for example.

マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２に接合されたハンダバンプ１５０を、それぞれ、電極基板２３０の接合膜２３２の四隅に設けられた間隔位置決め部材２３６の間に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０は、図９に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。 The solder bumps 150 bonded to the bonding film 122 of the micromirror chip 210 are fitted between the space positioning members 236 provided at the four corners of the bonding film 232 of the electrode substrate 230, respectively. Thereby, as shown in FIG. 9, the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 are positioned and temporarily fixed so that the movable mirror 112 and the drive electrode 132 face each other.

マイクロミラーチップ２１０の薄膜永久磁石１２４との間に引力が生じるように、外部接続パッド２４８と配線２４６を介して電磁コイル２３４に電流を供給する。これにより、電磁コイル２３４に電流を供給している間、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。 A current is supplied to the electromagnetic coil 234 via the external connection pad 248 and the wiring 246 so that an attractive force is generated between the thin film permanent magnet 124 of the micromirror chip 210. As a result, the solder bump 150 is always in close contact with the bonding film 232 while a current is supplied to the electromagnetic coil 234. That is, the micromirror chip 210, the electrode substrate 230, and the solder bump 150 are in close contact with each other.

たとえばミラー支持部１１４に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ２１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、ミラー支持部１１４に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜２３２にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜２３２と濡れる。 For example, a mirror head 114 is heated by bringing a heater head (not shown) into contact with the micro load. Since the micromirror chip 210 is made of Si having high thermal conductivity, the heat supplied to the mirror support portion 114 is well transmitted to the thin film permanent magnet 124 and the solder bump 150. The magnetic force of the thin film permanent magnet 124 decreases with heating. In addition, since the solder bump 150 is always in close contact with the bonding film 232, the heat of the heater head is also transmitted to the bonding film 232 well through the solder bump 150. When the solder bump 150 reaches a temperature equal to or higher than the melting point of the solder, it melts and gets wet with the bonding film 232.

薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。電磁コイル２３４への電流の供給を停止する。ミラー支持部１１４は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって間隔位置決め部材２３６に対して高精度に位置決めされる。またマイクロミラーチップ２１０が沈み込み、その沈み込みは、図１０に示すように、間隔位置決め部材２３６と接触して止まる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が定まる。 The magnetic force of the thin film permanent magnet 124 is greatly reduced by being heated. The supply of current to the electromagnetic coil 234 is stopped. The mirror support portion 114 is positioned with high accuracy with respect to the interval positioning member 236 by a self-alignment effect due to the surface tension of the molten solder bump 150. Further, the micromirror chip 210 sinks, and the sinking stops in contact with the interval positioning member 236 as shown in FIG. As a result, the distance between the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230, and hence the distance between the movable mirror 112 and the drive electrode 132, is determined.

ヒーターヘッドをミラー支持部１１４から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。 The heater head is separated from the mirror support portion 114 to cool the solder bump 150. The solder bump 150 is cured when the solder melting point is lower than the melting point of the solder. As a result, the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 are bonded to each other with sufficient mechanical strength.

ここでは、ヒーターヘッドをミラー支持部１１４に接触させて加熱する例を述べたが、電極基板２３０が熱伝導性の良いＳｉで構成されている場合には、ミラー支持部１１４の代わりに電極基板２３０にヒーターヘッドを接触させて加熱してもよい。 Here, the example in which the heater head is brought into contact with the mirror support 114 and heated is described. However, when the electrode substrate 230 is made of Si having good thermal conductivity, the electrode substrate is used instead of the mirror support 114. 230 may be heated by bringing a heater head into contact therewith.

マイクロミラーデバイス２００は、たとえば、第１の実施の形態のマイクロミラーデバイス１００と同様に、図５に示したようなパッケージ１７０に収容されて減圧封止される。マイクロミラーデバイス２００の外部接続パッド１４４，２４４は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して端子１８４と電気的に接続される。 For example, similarly to the micromirror device 100 of the first embodiment, the micromirror device 200 is housed in a package 170 as shown in FIG. 5 and sealed under reduced pressure. The external connection pads 144 and 244 of the micromirror device 200 are electrically connected to the terminals 184 through, for example, bonding wires 182.

パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド２４４と配線２４２、接合膜２３２、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。 A terminal 184 of the package 170 is electrically connected to a drive circuit (not shown). Thus, the drive circuit is electrically connected to the drive electrode 132 via the external connection pad 144 and the wiring 142, and also via the external connection pad 244 and the wiring 242, the bonding film 232, the solder bump 150, and the bonding film 122. It is electrically connected to the movable mirror 112.

マイクロミラーデバイス２００の駆動の詳細は、第１の実施形態のマイクロミラーデバイス１００の駆動と同様である。 The details of driving the micromirror device 200 are the same as driving the micromirror device 100 of the first embodiment.

（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に位置決めされたとき、電磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜２３２に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０を安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜２３２に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に濡れひろがり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス２００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。また、仮固定に電磁力を利用しているので、薄膜永久磁石１２４の材質に関わらず、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０にかかる力を細かく制御することが可能である。さらに、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が、マイクロミラーチップ２１０と間隔位置決め部材２３６の接触によって決まるので、高い精度で制御される。 (effect)
In the present embodiment, when the micromirror chip 210 is positioned on the electrode substrate 230, the solder bump 150 is brought into close contact with the bonding film 232 by electromagnetic force. For this reason, the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 can be stably and temporarily fixed without using an organic material such as flux, and heat can be transferred to the bonding film 232 through the solder bump 150, so that the solder bump 150 As a result, the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 can be mounted with high accuracy. Therefore, the micromirror device 200 of this embodiment can be suitably used in an environment sealed under reduced pressure. In addition, since electromagnetic force is used for temporary fixing, the force applied to the micromirror chip 210 and the electrode substrate 230 can be finely controlled regardless of the material of the thin film permanent magnet 124. Furthermore, since the distance between the movable mirror 112 and the drive electrode 132 is determined by the contact between the micromirror chip 210 and the distance positioning member 236, it is controlled with high accuracy.

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention. Also good.

第１の実施形態の各要素と第２の実施形態の各要素とが適宜組み合わされてもよい。たとえば、第１の実施形態の位置決め部１３４に代えて第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６が設けられたり、第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６に代えて第２の実施形態の位置決め部１３４が設けられたりしてもよい。また、第１の実施形態のシート状永久磁石１３８に代えて第２の実施形態の電磁コイル２３４が設けられたり、第２の実施形態の電磁コイル２３４に代えて第２の実施形態のシート状永久磁石１３８が設けられたりしてもよい。さらに、薄膜永久磁石１２４に代えて電磁コイル２２４が設けられてもよい。なお本発明は、有機材料を使用せずに実装するものであり、フラックス残渣除去する洗滌が行えない脆弱性を有するデバイスの実装において有効である。 Each element of the first embodiment and each element of the second embodiment may be appropriately combined. For example, the positioning member 236 of the second embodiment is provided instead of the positioning unit 134 of the first embodiment, or the positioning unit of the second embodiment is replaced with the spacing positioning member 236 of the second embodiment. 134 may be provided. Moreover, it replaces with the sheet-like permanent magnet 138 of 1st Embodiment, the electromagnetic coil 234 of 2nd Embodiment is provided, or it replaces with the electromagnetic coil 234 of 2nd Embodiment, and the sheet-like of 2nd Embodiment. A permanent magnet 138 may be provided. Further, an electromagnetic coil 224 may be provided instead of the thin film permanent magnet 124. The present invention is mounted without using an organic material, and is effective in mounting a fragile device that cannot be washed to remove a flux residue.

１００…マイクロミラーデバイス、１１０…マイクロミラーチップ、１１２…可動ミラー、１１４…ミラー支持部、１１６…ヒンジ部、１２２…接合膜、１２４…薄膜永久磁石、１２６…加熱部材、１３０…電極基板、１３２…駆動電極、１３４…位置決め部、１３６…接合膜、１３８…シート状永久磁石、１４２…配線、１４４…外部接続パッド、１４６…配線、１４８…外部接続パッド、１５０…ハンダバンプ、１７０…パッケージ、１７２…セラミックス基板、１７４…封止蓋、１７６…光学窓、１７８…封止材、１８２…ボンディングワイヤー、１８４…端子、２００…マイクロミラーデバイス、２１０…マイクロミラーチップ、２２４…電磁コイル、２３０…電極基板、２３２…接合膜、２３４…電磁コイル、２３６…間隔位置決め部材、２４２…配線、２４４…外部接続パッド、２４６…配線、２４８…外部接続パッド。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Micromirror device, 110 ... Micromirror chip, 112 ... Movable mirror, 114 ... Mirror support part, 116 ... Hinge part, 122 ... Bonding film, 124 ... Thin film permanent magnet, 126 ... Heating member, 130 ... Electrode substrate, 132 ... Driving electrode 134. Positioning part 136. Bonding film 138. Sheet permanent magnet 142 142 Wiring 144 External connection pad 146 Wiring 148 External connection pad 150 Solder bump 170 Package 170 ... Ceramic substrate, 174 ... Sealing lid, 176 ... Optical window, 178 ... Sealing material, 182 ... Bonding wire, 184 ... Terminal, 200 ... Micromirror device, 210 ... Micromirror chip, 224 ... Electromagnetic coil, 230 ... Electrode Substrate, 232 ... bonding film, 234 ... electromagnetic coil, 236 ... interval positioning Member, 242 ... wire, 244 ... external connection pads, 246 ... wire, 248 ... external connection pads.

Claims

A first substrate having a movable mirror;
A second substrate disposed opposite the first substrate;
A solder bump disposed between the first substrate and the second substrate and joining the first substrate and the second substrate;
The first substrate includes a first magnet, the second substrate includes a second magnet, and the first magnet and the second magnet attract each other so that the first substrate and the second magnet are attracted to each other. A micromirror device for bringing a second substrate and the solder bump into close contact with each other.

The micromirror device according to claim 1, wherein the first substrate further includes a heat transfer member that transfers heat supplied from the outside to the first magnet.

The micromirror device according to claim 1, wherein the second magnet is an electromagnet.

The micromirror device according to claim 1, wherein the second magnet is disposed to face the first magnet.

The micromirror device according to claim 2, wherein the heat transfer member is made of a material having good thermal conductivity and is in contact with the first magnet.

The micromirror device according to claim 3, wherein the electromagnet includes an electromagnetic coil provided on a surface facing the first substrate.

The micromirror device according to any one of claims 1 to 6, wherein the solder bump is bonded to the first substrate, and the second substrate has a tapered groove into which the solder bump is fitted.

7. The solder bump is bonded to the first substrate, and the second substrate has a plurality of spaced-apart positioning members into which the solder bump is fitted. Micromirror device.

9. The micromirror device according to claim 8, wherein the interval positioning member has a height lower than a height of the solder bump, and contacts the first substrate to define an interval between the first substrate and the second substrate. .

The micromirror device according to any one of claims 1 to 6, wherein the magnetic force of the first magnet decreases when the first magnet is heated to a melting point temperature of the solder bump.

The first substrate and the second substrate each have a bonding film in which an Au film is provided on a surface thereof in a portion to be bonded to the solder bump. The micromirror device described in 1.

Temporarily fixing a first substrate having a movable mirror and a first magnet and a second substrate having a second magnet to face each other by a magnetic force with a solder bump interposed therebetween;
Heating the solder bump and at least the first magnet to melt the solder bump and reducing at least the magnetic force of the first magnet;
A manufacturing method including a step of bonding the first substrate and the second substrate by cooling and curing the melted solder bump.