JP2011150038A - 光スキャナ及び光スキャナの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧電素子の上下面に形成された電極の導電性接着剤による短絡を確実に防止すると共に、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる光スキャナを提供する。
【解決手段】ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナにおいて、表面に導電性を有して前記ミラー部を揺動可能に支持する基板と、前記基板の表面に接着されて前記ミラー部を揺動軸回りに揺動させる圧電素子と、前記圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と、を備え、前記圧電素子は、該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、前記下部電極が前記基板表面に電気接続されて接着されると共に、前記導電性接着剤の周りに設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材によって該基板表面に接着される。
【選択図】図１

Description

本発明は、光スキャナ及びその製造方法に関するものである。

従来より、ミラー部を揺動軸回りに揺動駆動して所定方向に光を走査する光スキャナに関して種々提案されている。
例えば、ミラー部と、このミラー部の両側に一端側が接続された一対の捻れ梁部とを残して中抜きされた導電性を有する基板が、その一端側を支持部材によって片持ち状に支持されると共に、この基板上の一部に圧電素子が形成された光スキャナがある（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−２９３１１６号公報

上述した特許文献１に記載される構成では、基板上に設けられた圧電素子は、ＰＺＴ等のナノサイズの微粒子を吹付けることによって成膜を行なうエアロゾルデポジション法（ＡＤ法）によって形成されている。その後、圧電素子の上面にＡＤ法や金スパッター等により上部電極を形成している。しかし、圧電素子をＡＤ法によって基板上に形成する製造方法は、製造工程が複雑になるという問題がある。

そこで、上下面に電極が形成された厚さ１μｍ〜１００μｍの圧電素子を導電性接着剤によって直接、基板上に接着する製造方法が考えられる。
しかしながら、導電性接着剤の塗布量が多いと、この導電性接着剤が圧電素子の外周部からはみ出て、上下面に形成された電極を短絡させる虞があるため、圧電素子の下面を全面に渡って基板上に接着することが難しく、圧電素子の駆動効率が低下するという問題ある。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、圧電素子の上下面に形成された電極の導電性接着剤による短絡を確実に防止することができると共に、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる光スキャナ及び光スキャナの製造方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため請求項１に係る光スキャナは、ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナにおいて、表面に導電性を有して前記ミラー部を揺動可能に支持する基板と、前記基板の表面に接着されて前記ミラー部を揺動軸回りに揺動させる圧電素子と、前記圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と、を備え、前記圧電素子は、該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、前記下部電極が前記基板表面に電気接続されて接着されると共に、前記導電性接着剤の周りに設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材によって該基板表面に接着されることを特徴とする。

また、請求項２に係る光スキャナは、請求項１に記載の光スキャナにおいて、前記アンダーフィル材は、前記圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする。

また、請求項３に係る光スキャナは、請求項２に記載の光スキャナにおいて、前記アンダーフィル材は、前記圧電素子と前記基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする。

更に、請求項４に係る光スキャナは、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光スキャナにおいて、前記導電性接着剤は、前記下部電極に対向する前記基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されたことを特徴とする。

また、請求項５に係る光スキャナの製造方法は、ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナの製造方法において、表面に導電性を有して前記ミラー部を振動可能に支持する基板の表面に、圧電素子の該基板の表面に対向する面よりも内側が接着されるように導電性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、前記接着剤塗布工程で塗布された導電性接着剤の上側に圧電素子を搭載して、該導電性接着剤を硬化させると共に、該圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と該基板の表面とを電気接続する接着剤硬化工程と、前記接着剤硬化工程で接着された圧電素子と前記基板表面との間に絶縁性を有するアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、前記アンダーフィル塗布工程で塗布された該アンダーフィル材を硬化させて該圧電素子を該基板表面に接着するアンダーフィル硬化工程と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項６に係る光スキャナの製造方法は、請求項５に記載の光スキャナの製造方法において、前記アンダーフィル塗布工程において、前記アンダーフィル材を前記圧電素子の外周部の全周に渡って塗布することを特徴とする。

また、請求項７に係る光スキャナの製造方法は、請求項６に記載の光スキャナの製造方法において、前記アンダーフィル材は、前記圧電素子と前記基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って塗布されていることを特徴とする。

更に、請求項８に係る光スキャナの製造方法は、請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の光スキャナの製造方法において、前記接着剤塗布工程において、前記導電性接着剤を前記下部電極に対向する前記基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布することを特徴とする。

請求項１に係る光スキャナでは、圧電素子は該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、下部電極が基板に電気接続されて接着される。これにより、導電性接着剤が圧電素子の外周部からはみ出ることを防止して、導電性接着剤による圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。また、アンダーフィル材は絶縁性のため、導電性接着剤の周りに設けられたアンダーフィル材が、圧電素子の外周部からはみ出ても、このアンダーフィル材による圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。さらに、この圧電素子は該圧電素子と該基板表面との間に設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材と導電性接着剤とによって該基板表面に接着されるため、圧電素子の基板への接着面積を大きくして、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる。

また、請求項２に係る光スキャナでは、アンダーフィル材を圧電素子の外周部の全周に渡って設けることにより、圧電素子の下部電極を導電性接着剤及びアンダーフィル材によって、全面に渡って基板上に接着することが可能となり、圧電素子の駆動効率の更なる向上を図ることができる。

また、請求項３に係る光スキャナでは、アンダーフィル材を圧電素子と基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って設けることによって、圧電素子の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材の使用量を削減することができる。

更に、請求項４に係る光スキャナでは、導電性接着剤は圧電素子の下部電極に対向する基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されるため、該圧電素子の基板表面に対する傾きを防止しつつ接着できると共に、導電性接着剤の使用量を削減することが可能となる。

また、請求項５に係る光スキャナの製造方法では、圧電素子は該圧電素子の周縁部よりも内側の下部電極が、導電性接着剤によって基板に電気接続されて接着される。これにより、導電性接着剤が圧電素子の外周部からはみ出ることを防止して、導電性接着剤による圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。また、圧電素子を導電性接着剤によって基板表面に接着後、この圧電素子と基板表面との間に絶縁性を有するアンダーフィル材を塗布するため、アンダーフィル材の塗布による圧電素子の位置ずれを防止して、製造品質の向上を図ることができる。

また、アンダーフィル材は絶縁性のため、このアンダーフィル材のはみ出しによる圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。更に、圧電素子は、圧電素子と基板表面との間に塗布された絶縁性を有するアンダーフィル材と導電性接着剤とによって該基板表面に接着されるため、圧電素子の基板への接着面積を大きくして、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる。

また、請求項６に係る光スキャナの製造方法では、アンダーフィル材を圧電素子の外周部の全周に渡って塗布することにより、圧電素子の下部電極を導電性接着剤及びアンダーフィル材によって、全面に渡って基板上に接着することが可能となり、圧電素子の駆動効率の更なる向上を図ることができる。

また、請求項７に係る光スキャナの製造方法では、アンダーフィル材を圧電素子と基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って塗布することによって、圧電素子の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材の使用量を削減することができる。

更に、請求項８に係る光スキャナの製造方法では、導電性接着剤は圧電素子の下部電極に対向する基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されるため、該圧電素子の基板表面に対する傾きを防止しつつ接着できると共に、導電性接着剤の使用量を削減することが可能となる。

実施例１に係る光スキャナの概略構成を模式的に示す平面図である。 図１のＸ１−Ｘ１矢視断面図である。 実施例１に係る光スキャナの製造方法を示す説明図である。 図３のＳ１の一例を示す説明図である。 図３のＳ２の一例を示す説明図である。 図３のＳ４の一例を示す説明図である。 反射ミラー部の揺動駆動の一例を示す図である。 弾性率の異なる導電性接着剤のみで圧電素子を接着した場合の、反射ミラー部の振れ角の一例を示すテーブルである。 図８の導電性接着剤の弾性率と振れ角との相関を示す図である。 導電性接着剤のみで接着した場合と、導電性接着剤とアンダーフィル材とで接着した場合の、導電性接着剤の接着面積と振れ角との相関を示す図である。 実施例２に係る光スキャナの概略構成を模式的に示す平面図である。 図１１のＸ２−Ｘ２矢視断面図である。 弾性率の異なるアンダーフィル材で圧電素子の周縁部を接着した場合の、反射ミラー部の振れ角の一例を示すテーブルである。 図１３のアンダーフィル材の弾性率と振れ角との相関を示す図である。 他の実施例１に係る光スキャナの圧電素子を含む部分の断面図である。 他の実施例２に係る光スキャナの概略構成を模式的に示す平面図である。

以下、本発明に係る光スキャナ及び光スキャナの製造方法について具体化した実施例１及び実施例２に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。

［光スキャナの概略構成］
先ず、実施例１に係る光スキャナ１の概略構成について図１及び図２に基づき説明する。
図１及び図２に示すように、光スキャナ１は、平面視矩形状の基板２が基端部を支持部材３によって片持ち状に支持されている。この基板２は、ステンレス（例えば、ＳＵＳ３０４やＳＵＳ４３０等である。）、チタン、鉄等、弾性を有する導電性材料を用いて、プレス加工又はエッチングによって形成されている。基板２の厚さは、約３０μｍ〜５００μｍとされている。

尚、基板２は、シリコン等、弾性を有する材料を用いてエッチング法等により形成し、その表面に物理気相成長法（ＰＶＤ法）や真空蒸着法、スパッタリングやＡＤ法等によって金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等を０．２μｍ〜０．６μｍ積層して、表面に導電層を有するように形成してもよい。

この基板２は、図１に示すように、自由端側に光が通過し得る平面視長方形状の貫通孔１１が、自由端側方向に対して直角な方向に沿うように形成されている。また、この貫通孔１１の中央部には、反射面１２Ａが形成された平面視略長方形状の反射ミラー部１２が、揺動軸１５に対して直角方向に対称になるように設けられている。尚、反射ミラー部１２は、長方形に限らず、正方形、略四角形、菱形、多角形、円形、楕円形等であってもよい。

反射ミラー部１２の反射面１２Ａは、その長手方向の対称中心線でもある揺動軸１５を中心として揺動させられる。また、反射ミラー部１２の両側面部から、揺動軸１５に沿って一対の捻れ梁部１６Ａ、１６Ｂがそれぞれ互いに逆向きに延び出して、それぞれ相対向する貫通孔１１の内側面に連結されている。

ここで、反射ミラー部１２は、平面視長手方向が約８００μｍ〜１２００μｍで、平面視短手方向（幅方向）が約１００μｍ〜５００μｍに形成されている。また、一対の捻れ梁部１６Ａ、１６Ｂは、揺動軸１５に対して直交している平面視短手方向（幅方向）が約８０μｍ〜１５０μｍに形成されている。

また、基板２の基端部側には、図１及び図２に示すように、平面視矩形状でシート状の圧電素子１８が導電性接着剤２０によって、長手方向の側面部が揺動軸１５に対して平行になるように接着されている。この圧電素子１８の上下面は、それぞれ全面に渡って金（Ａｕ）や白金（Ｐｔ）等が０．２μｍ〜０．６μｍ積層されて、上部電極１８Ａ、下部電極１８Ｂが形成されている。

この圧電素子１８は、厚さが約３０μｍ〜１００μｍで、揺動軸１５方向の長さは約５ｍｍ、該揺動軸１５に対して直角方向の長さは約２．８ｍｍに形成されている。また、圧電素子１８は、反射ミラー部１２の揺動軸１５上の揺動軸方向中央位置を通り、この揺動軸１５に対して直交している軸線２１上に中心位置が位置するように設けられている。また、エポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂材料で形成された導電性を有する導電性接着剤２０は、圧電素子１８の周縁部よりも内側に設けられており、該圧電素子１８の面積の約３０％〜約７５％が、導電性接着剤２０によって基板２の表面に接着されている。

そして、圧電素子１８と基板２０との間の導電性接着剤２０によって接着されていない空間部は、該圧電素子１８の外周面の全周に渡ってエポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂材料で形成された絶縁性を有するアンダーフィル材２３が充填され、接着されている。また、図２に示すように、アンダーフィル材２３は、圧電素子１８の外周面を全周に渡って覆うように設けられている。

従って、圧電素子１８の基板２に対向する全面部が、導電性接着剤２０とアンダーフィル材２３とによって基板２の表面部に接着される。これにより、後述のように圧電素子１８の上部電極１８Ａと基板２との間に交番電圧を印加することによって、基板２に揺動軸１５を節とする定在的な波を発生させ、反射ミラー部１２を揺動軸１５回りに揺動させることができる（図７参照）。

［光スキャナの製造方法］
次に、光スキャナ１の製造方法について図３乃至図６に基づいて説明する。
図３に示すように、先ず、ステップ（以下、Ｓと略記する）１において、貫通孔１１の中央部に反射ミラー部１２及び各捻れ梁部１６Ａ、１６Ｂが形成された基板２を水平にセットする。そして、図４に示すように、基板２の基端部側において、導電性接着剤２０を圧電素子１８の略中央部に対向する軸線２１上の位置にディスペンサ２５によって塗布する。この導電性接着剤２０の基板２上への供給量は、圧電素子１８を搭載した際に、圧電素子１８の周縁部から内側の面積の約３０％〜約７５％を接着するように設定されている。

そして、図３に示すように、Ｓ２において、平面視矩形状でシート状の圧電素子１８を導電性接着剤２０を介して基板２上に搭載する。例えば、図５に示すように、圧着ヘッド２７によってシート状の圧電素子１８を吸着して、導電性接着剤２０を介して基板２に押し付け、軸線２１上に圧電素子１８の中心位置が位置するように配置する。これにより、圧電素子１８の周縁部から内側の面積の約３０％〜約７５％に導電性接着剤２０が広げられる。尚、圧電素子１８の上下面は、それぞれ全面に渡って上部電極１８Ａ、下部電極１８Ｂが形成されている。

続いて、図３に示すように、Ｓ３において、約９０℃〜約１８０℃で導電性接着剤２０を加熱硬化させる。これにより、圧電素子１８は、下部電極１８Ｂと基板２の表面とが電気接続されて、周縁部から内側の面積の約３０％〜約７５％が、基板２上に接着される。

その後、Ｓ４において、圧電素子１８の外周部の全周に渡ってアンダーフィル材２３を塗布する。例えば、図６に示すように、圧電素子１８の外周部に沿ってアンダーフィル材２３をディスペンサ２６によって塗布しつつ一周させ、毛細管現象を利用して圧電素子１８と基板２との間にアンダーフィル材２３を充填する。尚、複数のディスペンサ２６によって、圧電素子１８の外周部の複数カ所からアンダーフィル材２３を一度に塗布して、毛細管現象を利用して圧電素子１８と基板２との間にアンダーフィル材２３を充填するようにしてもよい。

そして、図３に示すように、Ｓ５において、約１００℃〜約１３０℃でアンダーフィル材２３を加熱硬化させる。これにより、圧電素子１８は、導電性接着剤２０とアンダーフィル材２３とによって全面が基板２の表面部に接着される。
その後、Ｓ６において、基板２の基端部側を支持部材３に片持ち状に取り付ける。そして、Ｓ７において、基板２の表面部と圧電素子１８の上部電極１８Ａとにワイヤボンディングして、圧電素子１８に駆動電圧を印加できるように構成する。

［揺動駆動］
次に、光スキャナ１の揺動駆動について図７に基づいて説明する。
図７に示すように、基板２と圧電素子１８の上部電極１８Ａとに、駆動回路３１を介して所定駆動電圧（例えば、振幅約１０Ｖの交番電圧に、約１０Ｖのバイアス電圧を付加した電圧である。）を印加する。それにより、基板２上に接着された圧電素子１８には、その印加方向と直交する向き、即ち、揺動軸１５に直交している軸線２１方向の変位が発生される。

そして、圧電素子１８の変位により、基板２は支持部材３側の基端部を固定端とし、圧電素子１８の変位が上向きであるか下向きであるかにより、貫通孔１１側の自由端は、上向き又は下向きに圧電素子１８と同方向に変位する。それにより、圧電素子１８の駆動モードを捻れ共振状態に設定することによって、基板２には、揺動軸１５を節とする定在的な波を発生させることができる。

また、この揺動軸１５を節とする定在的な波は、各捻れ梁部１６Ａ、１６Ｂで支持された水平状態にある反射ミラー部１２に回転モーメントを与える力を作用させることができ、捻れ振動を誘起する。その結果、反射ミラー部１２は、各捻れ梁部１６Ａ、１６Ｂの軸心である揺動軸１５回りに振れ角θで揺動される。また、揺動軸１５は、この定在的な波の節に位置するため、どの方向にも変位することがない。

［導電性接着剤のみの駆動例］
ここで、圧電素子１８の面積の約７５％を導電性接着剤２０によって基板２の表面に接着し、アンダーフィル材２３を使用しない場合の、各種導電性接着剤２０の弾性率に対する反射ミラー部１２の揺動軸１５回りの振れ角θの一例を図８及び図９に基づいて説明する。

図８に示す振れ角テーブル３５は、圧電素子１８の面積の約７５％を各導電性接着剤Ａ〜Ｇによって基板２の表面に接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角の測定値である。尚、圧電素子１８には、振幅約１０Ｖの交番電圧に、約１０Ｖのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。

この振れ角テーブル３５は、導電性接着剤２３の種類を表す「導電性接着剤」と、この導電性接着剤２３の弾性率を表す「導電性接着剤弾性率」と、この導電性接着剤２３で圧電素子１８の面積の約７５％を基板２に接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θを表す「振れ角」とから構成されている。

例えば、振れ角テーブル３５の「導電性接着剤」が「Ａ」の「弾性率」は「６．４Ｇｐａ」であることを示している。そして、「Ａ」の導電性接着剤で圧電素子１８の面積の約７５％を基板２に接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θは、「２３ｄｅｇ」であったことを示している。

続いて、振れ角テーブル３５の各導電性接着剤Ａ〜Ｇの「弾性率」と、反射ミラー部１２の「振れ角」との相関について図９に基づいて説明する。
図９に示す導電性接着剤の弾性率と振れ角の相関図３６は、縦軸に反射ミラー部１２の「振れ角」（ｄｅｇ）をとり、横軸に導電性接着剤２０の弾性率（Ｇｐａ）をとっている。そして、図８に示す振れ角テーブル３５の各導電性接着剤Ａ〜Ｇの「弾性率」と「振れ角」とのデータをプロットしている。

従って、図９に示されるように、圧電素子１８の面積の約７５％を導電性接着剤２０によって基板２の表面に接着し、アンダーフィル材２３を使用しない場合でも、導電性接着剤２０の弾性率が約４Ｇｐａ以上であれば、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角は、約２０ｄｅｇ〜約２３ｄｅｇになると考えられる。更に、導電性接着剤２０の弾性率は、約６Ｇｐａ±０．５Ｇｐａの場合に、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角は、最大角度になると考えられる。

［アンダーフィル材を使用した駆動例］
次に、圧電素子１８を導電性接着剤２０のみで接着した場合と、導電性接着剤２０とアンダーフィル材２３とで接着した場合の、導電性接着剤２０の「接着面積の割合」と捻れ共振状態における反射ミラー部１２の「振れ角」との相関について図１０に基づいて説明する。尚、圧電素子１８には、振幅約１０Ｖの交番電圧に、約１０Ｖのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。

図１０に示す接着面積の割合と振れ角の相関図３７は、縦軸に捻れ共振状態における反射ミラー部１２の「振れ角」（ｄｅｇ）をとり、横軸に圧電素子１８の導電性接着剤２０による接着面積の割合（％）をとっている。そして、黒三角印のデータは、圧電素子１８の面積の約３５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａ（図８参照）で接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θが「１１．９ｄｅｇ」であったことを示すデータ値である。

また、黒四角印のデータは、圧電素子１８の面積の約７５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θが「２３ｄｅｇ」であったことを示すデータ値である。

また、黒丸印のデータは、圧電素子１８の面積の約７５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、更に、圧電素子１８の外周部の全周に渡って弾性率が「４．１Ｇｐａ」のアンダーフィル材Ｆ１（図１３参照）を充填して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θが「２７．３ｄｅｇ」であったことを示すデータ値である。つまり、黒丸印のデータから明らかなように、圧電素子１８の周辺部よりも内側の約７５％の面積を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、更に、圧電素子１８の残り約２５％の周辺部の面積を弾性率が「４．１Ｇｐａ」のアンダーフィル材Ｆ１で接着することによって、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角を「４．３ｄｅｇ」増加させることができた。

従って、図１０に示されるように、圧電素子１８の面積の約７５％を導電性接着剤２０で接着すると共に、この導電性接着剤２０の周りの圧電素子１８の面積の約２５％をアンダーフィル材２３を塗布して接着することによって、圧電素子１８の駆動効率を向上させて、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角を増加させることができると考えられる。

以上説明した通り、実施例１に係る光スキャナ１では、圧電素子１８は該圧電素子１８の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤２０によって、下部電極１８Ｂが基板２に電気接続されて接着される。これにより、導電性接着剤２０が圧電素子１８の外周部からはみ出ることを防止して、導電性接着剤２０による圧電素子１８の上部電極１８Ａと下部電極１８Ｂとの短絡を確実に防止することができる。

また、アンダーフィル材２３は絶縁性のため、圧電素子１８の外周部の全周に渡って塗布されたアンダーフィル材２３による圧電素子１８の上部電極１８Ａと下部電極１８Ｂとの短絡を確実に防止することができる。さらに、アンダーフィル材２３を圧電素子１８の外周部の全周に渡ってディスペンサ２６により、毛細管現象を利用して充填することにより、圧電素子１８の下部電極１８Ｂを導電性接着剤２０及びアンダーフィル材２３によって、全面に渡って基板２上に接着することが可能となり、圧電素子１８の駆動効率の向上を図ることができる。

更に、導電性接着剤２０の弾性率は、約４Ｇｐａ以上であれば適切であると考えられる。また、好ましくは、導電性接着剤２０の弾性率は、約６Ｇｐａ±０．５Ｇｐａの場合に、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角を最大にすることができると考えられる。

次に、実施例２に係る光スキャナ４１について図１１乃至図１４に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図１乃至図１０の実施例１に係る光スキャナ１の構成等と同一符号は、実施例１に係る光スキャナ１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。
先ず、実施例２に係る光スキャナ４１の概略構成について図１１及び図１２に基づいて説明する。

図１１及び図１２に示すように、実施例２に係る光スキャナ４１の概略構成は、実施例１に係る光スキャナ１とほぼ同じ構成である。但し、実施例２に係る光スキャナ４１は、圧電素子１８の面積の約２０％〜約５０％が、導電性接着剤２０によって基板２の表面に接着されている。また、圧電素子１８の外周面の全周に渡って塗布されて接着されたアンダーフィル材２３と導電性接着剤２０との間には、空間部４２が形成されている。

つまり、上記図３のＳ１において、ディスペンサ２５による導電性接着剤２０の基板２上への供給量を、圧電素子１８を搭載した際に、圧電素子１８の周縁部から内側の面積の約２０％〜約５０％を接着するように設定する。また、上記図３のＳ４において、ディスペンサ２６によって毛細管現象を利用して圧電素子１８の外周部に沿ってアンダーフィル材２３を塗布する際に、導電性接着剤２０とアンダーフィル材２３との間に空間部４２を形成するようにアンダーフィル材２３の供給量を設定する。

その後、上記図３のＳ５において、約１００℃〜約１３０℃でアンダーフィル材２３を加熱硬化させた後、Ｓ６において、基板２の基端部側を支持部材３に片持ち状に取り付ける。そして、上記図３のＳ７において、基板２の表面部と圧電素子１８の上部電極１８Ａとにワイヤボンディングして、圧電素子１８に駆動電圧を印加できるように構成する。

［揺動駆動例］
ここで、圧電素子１８の面積の約３５％を導電性接着剤２０によって基板２の表面に接着し、且つ、各種アンダーフィル材２３で圧電素子１８の周縁部を接着した場合の、各種アンダーフィル材２３の弾性率に対する反射ミラー部１２の揺動軸１５回りの振れ角θの一例を図１３及び図１４に基づいて説明する。

図１３に示す振れ角テーブル４５は、圧電素子１８の面積の約３５％を弾性率６．４Ｇｐａの導電性接着剤Ａ（図８参照）によって基板表面に接着し、該導電性接着剤Ａとの間に空間部４２を形成しつつ各アンダーフィル材Ｆ１〜Ｆ６を塗布して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角の測定値である。尚、圧電素子１８には、振幅約１０Ｖの交番電圧に、約１０Ｖのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。

この振れ角テーブル４５は、アンダーフィル材２３の種類を表す「アンダーフィル材」と、このアンダーフィル材２３の弾性率を表す「アンダーフィル材弾性率」と、このアンダーフィル材２３で空間部４２を形成しつつ圧電素子１８の周縁部を接着して駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θを表す「振れ角」とから構成されている。

例えば、振れ角テーブル４５の「アンダーフィル材」が「Ｆ１」の「弾性率」は「４．１Ｇｐａ」であることを示している。そして、弾性率が６．４Ｇｐａの導電性接着剤Ａで圧電素子１８の面積の約３５％を基板２に接着し、「Ｆ１」のアンダーフィル材を導電性接着剤Ａとの間に空間部４２を形成しつつ塗布して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θは、「２６．２ｄｅｇ」であったことを示している。

ここで、上記図１０の黒三角印のデータに示されるように、圧電素子１８の面積の約３５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、アンダーフィル材２３を使用しないで、圧電素子１８を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θは「１１．９ｄｅｇ」であった。

また、上記図１０の黒丸印のデータに示されるように、圧電素子１８の面積の約７５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、更に、圧電素子１８の外周部の全周に渡って弾性率が「４．１Ｇｐａ」のアンダーフィル材Ｆ１（図１３参照）を充填して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θは「２７．３ｄｅｇ」であった。

これより、圧電素子１８の面積の３５％を弾性率が「６．４Ｇｐａ」の導電性接着剤Ａで接着し、更に、弾性率が「４．１Ｇｐａ」のアンダーフィル材Ｆ１を導電性接着剤Ａとの間に空間部４２を形成しつつ塗布して接着しても、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角θは、当該圧電素子１８の下部電極１８Ｂの全面を導電性接着剤Ａとアンダーフィル材Ｆ１とで接着した場合とほぼ同じ振れ角θにすることができると考えられる。

続いて、振れ角テーブル４５の各アンダーフィル材Ｆ１〜Ｆ６の「弾性率」と、反射ミラー部１２の「振れ角」との相関について図１４に基づいて説明する。
図１４に示すアンダーフィル材の弾性率と振れ角の相関図４６は、縦軸に反射ミラー部１２の「振れ角」（ｄｅｇ）をとり、横軸にアンダーフィル材２３の弾性率（Ｇｐａ）をとっている。そして、図１３に示す振れ角テーブル４５の各アンダーフィル材Ｆ１〜Ｆ６の「弾性率」と「振れ角」とのデータをプロットしている。

従って、図１４に示されるように、圧電素子１８の面積の約３５％を弾性率６．４Ｇｐａの導電性接着剤Ａ（図８参照）によって基板表面に接着し、該導電性接着剤Ａとの間に空間部４２を形成しつつアンダーフィル材２３で圧電素子１８の周縁部を全周に渡って接着した場合には、アンダーフィル材２３の弾性率が４Ｇｐａ以上であれば、捻れ共振状態における反射ミラー部１２の振れ角は、約２４ｄｅｇ〜約２７ｄｅｇになると考えられる。つまり、圧電素子１８の下部電極１８Ｂの全面を導電性接着剤Ａとアンダーフィル材Ｆ１とで接着した場合とほぼ同じ振れ角θにすることができると考えられる。

以上説明した通り、実施例２に係る光スキャナ４１では、アンダーフィル材２３を圧電素子１８と基板２の表面との間に空間部４２を形成するように、該圧電素子１８の外周部の全周に渡ってディスペンサ２６により塗布し、接着することによって、圧電素子１８の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材２３の使用量を削減することができる。

尚、本発明は前記実施例１及び実施例２に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。

［他の実施例１］
（Ａ）他の実施例１に係る光スキャナ５１について図１５に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図１１乃至図１４の実施例２に係る光スキャナ４１の構成等と同一符号は、実施例２に係る光スキャナ４１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

図１５に示すように、光スキャナ５１は、上記実施例２に係る光スキャナ４１とほぼ同じ構成である。但し、光スキャナ５１は、アンダーフィル材２３が、空間部４２を形成しつつ、圧電素子１８の上部電極１８Ａの周縁部を全周に渡って覆うようにディスペンサ２６により塗布され、接着されている。これにより、圧電素子１８の周縁部を全周に渡って更に強固に基板２の表面に接着することができ、圧電素子１８の駆動効率の向上を図ることができる。

［他の実施例２］
（Ｂ）他の実施例２に係る光スキャナ６１について図１６に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図１１乃至図１４の実施例２に係る光スキャナ４１の構成等と同一符号は、実施例２に係る光スキャナ４１の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。

図１６に示すように、光スキャナ６１は、上記実施例２に係る光スキャナ４１とほぼ同じ構成である。但し、光スキャナ６１は、上記図３のＳ１において、導電性接着剤２０を圧電素子１８の下部電極１８Ｂに対向する基板２の表面上の４カ所に、ディスペンサ２５によって所定量ずつ点状に供給するようにしてもよい。尚、４カ所以上にディスペンサ２５によって点状に塗布してもよい。

そして、上記図３のＳ２において、圧着ヘッド２７によってシート状の圧電素子１８を吸着して、複数の点状に供給された各導電性接着剤２０を介して基板２に押し付け、軸線２１上に圧電素子１８の中心位置が位置するように配置する。続いて、上記図３のＳ３において、約９０℃〜約１８０℃で導電性接着剤２０を加熱硬化させる。これにより、圧電素子１８は、下部電極１８Ｂと基板２の表面とが４カ所に塗布された各導電性接着剤２０によって電気接続されて、基板２上に接着される。

その後、上記図３のＳ４において、ディスペンサ２６によって毛細管現象を利用して圧電素子１８の外周部に沿ってアンダーフィル材２３を塗布する際に、各導電性接着剤２０とアンダーフィル材２３との間に空間部４２を形成するようにアンダーフィル材２３の供給量を設定する。そして、上記図３のＳ５において、約１００℃〜約１３０℃でアンダーフィル材２３を加熱硬化させた後、Ｓ６において、基板２の基端部側を支持部材３に片持ち状に取り付ける。その後、上記図３のＳ７において、基板２の表面部と圧電素子１８の上部電極１８Ａとにワイヤボンディングして、圧電素子１８に駆動電圧を印加できるように構成する。

これにより、光スキャナ６１では、導電性接着剤２０を複数カ所に点状に塗布して接着することによって、導電性接着剤２０の使用量を削減することができる。また、光スキャナ６１では、アンダーフィル材２３を圧電素子１８と基板２の表面との間に空間部４２を形成するように、該圧電素子１８の外周部の全周に渡ってディスペンサ２６により塗布し、接着することによって、圧電素子１８の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材２３の使用量を削減することができる。

［他の実施例３］
（Ｃ）上記図３のＳ１において、導電性接着剤２０をディスペンサ２５によって塗布後、導電性接着剤２０の周囲に所定間隔の隙間を形成しつつディスペンサ２６によってアンダーフィル材２３を塗布するようにしてもよい。そして、上記図３のＳ２において、圧電素子１８を搭載後、上記図３のＳ３において、約１００℃〜約１３０℃で導電性接着剤２０及びアンダーフィル材２３を加熱硬化させるようにしてもよい。これにより、上記図３のＳ４およびＳ５の処理工程を省略し、作業効率の向上を図ることが可能となる。

１、４１、５１、６１ 光スキャナ
２ 基板
３ 支持部材
１１ 貫通孔
１２ 反射ミラー部
１５ 揺動軸
１６Ａ、１６Ｂ 捻れ梁部
１８ 圧電素子
１８Ａ 上部電極
１８Ｂ 下部電極
２０、Ａ〜Ｇ 導電性接着剤
２３、Ｆ１〜Ｆ６ アンダーフィル材
２５、２６ ディスペンサ
３１ 駆動回路
４２ 空間部

Claims (8)

1. ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナにおいて、
   表面に導電性を有して前記ミラー部を揺動可能に支持する基板と、
   前記基板の表面に接着されて前記ミラー部を揺動軸回りに揺動させる圧電素子と、
   前記圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と、
   を備え、
   前記圧電素子は、該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、前記下部電極が前記基板表面に電気接続されて接着されると共に、前記導電性接着剤の周りに設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材によって該基板表面に接着されることを特徴とする光スキャナ。
2. 前記アンダーフィル材は、前記圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光スキャナ。
3. 前記アンダーフィル材は、前記圧電素子と前記基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする請求項２に記載の光スキャナ。
4. 前記導電性接着剤は、前記下部電極に対向する前記基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の光スキャナ。
5. ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナの製造方法において、
   表面に導電性を有して前記ミラー部を振動可能に支持する基板の表面に、圧電素子の該基板の表面に対向する面よりも内側が接着されるように導電性接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
   前記接着剤塗布工程で塗布された導電性接着剤の上側に圧電素子を搭載して、該導電性接着剤を硬化させると共に、該圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と該基板の表面とを電気接続する接着剤硬化工程と、
   前記接着剤硬化工程で接着された圧電素子と前記基板表面との間に絶縁性を有するアンダーフィル材を塗布するアンダーフィル塗布工程と、
   前記アンダーフィル塗布工程で塗布された該アンダーフィル材を硬化させて該圧電素子を該基板表面に接着するアンダーフィル硬化工程と、
   を備えたことを特徴とする光スキャナの製造方法。
6. 前記アンダーフィル塗布工程において、前記アンダーフィル材を前記圧電素子の外周部の全周に渡って塗布することを特徴とする請求項５に記載の光スキャナの製造方法。
7. 前記アンダーフィル材は、前記圧電素子と前記基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って塗布されていることを特徴とする請求項６に記載の光スキャナの製造方法。
8. 前記接着剤塗布工程において、前記導電性接着剤を前記下部電極に対向する前記基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の光スキャナの製造方法。

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