JP2015227899A - Mirror driving device - Google Patents

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貞治 滝本
Sadaji Takimoto
貞治 滝本
正国 木元
Masakuni Kimoto
正国 木元
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mirror driving device capable of eliminating conduction failure due to a short circuit.SOLUTION: A mirror driving device 1 comprises a fixed frame, a movable frame 14, a mirror, and a permanent magnet 10. The movable frame 14 includes a substrate 100, a drive coil 18, a covering layer 102, and an insulator layer 104. The substrate 100 includes a groove part 100a located on the side of a main surface S4 and extending spirally. The drive coil 18 is made up of a metallic material disposed in the groove part 100a. The covering layer 102 extends to the main surface S4 so as to cover an opening of the groove part 100a and is made up of a metallic material preventing the diffusion of the metallic material of which the drive coil 18 is made up. The insulator layer 104 is disposed over the main surface S4 and the covering layer 102. A lead-out conductor 28b electrically connected to an inner end part of the drive coil 18 sterically intersects with the drive coil 18 through the insulator layer 104.

Description

本発明は、ミラー駆動装置に関する。   The present invention relates to a mirror driving device.

近年、微少な大きさの機械的要素及び電子回路要素を融合したMEMS(Micro Electro Mechanical System)技術(マイクロマシン技術ともいう)を用いたミラー駆動装置の研究が盛んに行われている。ミラー駆動装置の一例として、特許文献1は、固定フレームと、可動フレームと、ミラーと、駆動コイルと、一対の永久磁石とを備える、電磁式のミラー駆動装置を開示している。   2. Description of the Related Art In recent years, research on mirror driving devices using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology (also referred to as micromachine technology) in which mechanical elements and electronic circuit elements of minute sizes are fused has been actively conducted. As an example of the mirror drive device, Patent Document 1 discloses an electromagnetic mirror drive device including a fixed frame, a movable frame, a mirror, a drive coil, and a pair of permanent magnets.

可動フレームは、同一直線上に延びる一対のトーションバーを介して、固定フレームに対し回転可能に取り付けられている。ミラーは、可動フレームの表面に配置されている。駆動コイルは、可動フレームに配置されると共に、ミラーの表面に対して直交する方向から見てスパイラル状に巻回されている。一対の永久磁石は、一対のトーションバーが延びる方向とは交差する方向において、駆動コイルが間に位置するように配置されている。   The movable frame is rotatably attached to the fixed frame via a pair of torsion bars extending on the same straight line. The mirror is disposed on the surface of the movable frame. The drive coil is disposed on the movable frame and is wound in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the surface of the mirror. The pair of permanent magnets are arranged such that the drive coil is positioned in the direction intersecting the direction in which the pair of torsion bars extend.

駆動コイルに電流が流れると、一対の永久磁石の間に生じている磁場との相互作用により駆動コイルにローレンツ力が発生し、可動フレームが固定フレームに対して回転する。可動フレームが回転すると、可動フレームの表面に配置されているミラーの向きが変わり、ミラーからの反射光の光路が変更される。このようなミラー駆動装置は、例えば、光通信用光スイッチや光スキャナなどに応用されている。   When a current flows through the drive coil, Lorentz force is generated in the drive coil due to the interaction with the magnetic field generated between the pair of permanent magnets, and the movable frame rotates relative to the fixed frame. When the movable frame rotates, the direction of the mirror disposed on the surface of the movable frame changes, and the optical path of the reflected light from the mirror is changed. Such a mirror driving device is applied to, for example, an optical switch for optical communication, an optical scanner, and the like.

特開2008−122955号公報JP 2008-122955 A

上記の駆動コイルは、可動フレームとなるシリコン基板の表面に形成されたスパイラル状を呈する溝内に、シード層を介して金属材料(例えばCu)をより埋め込む、いわゆるダマシン法によって形成される。特に金属材料がCuである場合には、エッチングでの微細化が困難であるため、ダマシン法が好適に用いられる。溝内に金属材料が埋め込まれた後は、例えば化学機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)によって表面が平坦化される。   The drive coil is formed by a so-called damascene method in which a metal material (for example, Cu) is buried in a spiral groove formed on the surface of a silicon substrate serving as a movable frame via a seed layer. In particular, when the metal material is Cu, the damascene method is preferably used because it is difficult to reduce the size by etching. After the metal material is embedded in the groove, the surface is flattened by, for example, chemical mechanical polishing (CMP).

駆動コイルは、ミラーの表面に対して直交する方向から見てスパイラル状に巻回されている構造上、内側に位置する端部を外側に引き出すための引き出し導体を必要とする。そのため、平坦化工程の後に、駆動コイルのうち両端部を除く表面を絶縁層で被覆し、絶縁層を介して駆動コイルと立体的に交差するように引き出し導体をパターニングする。これにより、引き出し導体の一端は、駆動コイルの内側端部と接続され、引き出し導体の他端は、駆動コイルの外側に引き出される。   Since the drive coil is wound in a spiral shape when viewed from the direction orthogonal to the surface of the mirror, it requires a lead conductor for pulling out the end located inside. Therefore, after the planarization step, the surface of the drive coil excluding both ends is covered with an insulating layer, and the lead conductor is patterned so as to cross three-dimensionally with the drive coil via the insulating layer. Thus, one end of the lead conductor is connected to the inner end of the drive coil, and the other end of the lead conductor is drawn to the outside of the drive coil.

しかしながら、駆動コイルを構成する金属材料が絶縁層に拡散して、駆動コイルのうち隣り合う配線間や、駆動コイルと引き出し導体との間でショートが発生してしまう場合があった。金属材料がCuである場合には特に絶縁層に拡散しやすく、ショートの発生の虞が高まっていた。   However, the metal material constituting the drive coil may diffuse into the insulating layer, causing a short circuit between adjacent wires in the drive coil or between the drive coil and the lead conductor. In particular, when the metal material is Cu, it is easy to diffuse into the insulating layer, and the possibility of occurrence of a short circuit has increased.

そのため、本発明の目的は、ショートによる導通不良を解消することが可能なミラー駆動装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a mirror driving device capable of eliminating a conduction failure due to a short circuit.

本発明の一側面に係るミラー駆動装置は、固定フレームと、同一直線上に延びるトーションバーを介して、固定フレームに対して回転可能に支持された可動フレームと、可動フレームの表面に配置されたミラーと、可動フレームの周囲に磁場を形成する磁石とを備え、可動フレームは、主面と、主面側に位置し且つ主面に対して直交する方向から見てスパイラル状に延びる溝部とを含む基材と、溝部内に配置された第1の金属材料によって構成されると共に、主面に対して直交する方向から見てスパイラル状に巻回された駆動コイルと、凹溝部の開口を覆うように主面上まで延びると共に、第1の金属材料の拡散を抑制する第2の金属材料で構成された被覆層と、主面上及び被覆層上に配置された第1の絶縁層とを有し、駆動コイルの内側端部には、引き出し導体の一端が電気的に接続されており、引き出し導体の他端は、駆動コイルの外側に引き出されており、引き出し導体は、第1の絶縁層を介して駆動コイルと立体的に交差している。   A mirror driving device according to one aspect of the present invention is disposed on a surface of a movable frame, a movable frame supported rotatably with respect to the stationary frame via a torsion bar extending on the same straight line. The movable frame includes a mirror and a magnet that forms a magnetic field around the movable frame, and the movable frame includes a main surface and a groove that is located on the main surface side and extends in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface. The substrate includes the base metal, the first metal material disposed in the groove, and covers the drive coil wound in a spiral shape when viewed from the direction orthogonal to the main surface, and the opening of the groove A coating layer made of a second metal material that extends to the main surface and suppresses diffusion of the first metal material, and a first insulating layer disposed on the main surface and the coating layer Has the inner end of the drive coil The lead conductor is electrically connected to one end, the other end of the lead conductor is drawn to the outside of the drive coil, and the lead conductor is three-dimensionally connected to the drive coil via the first insulating layer. Crossed.

本発明の一側面に係るミラー駆動装置では、第1の金属材料の拡散を抑制する第2の金属材料で構成された被覆層が、溝部の開口を覆うように主面上まで延びている。そのため、駆動コイルを構成する第1の金属材料が第1の絶縁層に拡散し難くなっており、駆動コイルのうち隣り合う配線間や、駆動コイルと引き出し導体との間で、ショートの発生が防止される。従って、ショートによる導通不良を解消できる。これに伴い、高密度に巻回された駆動コイルが実現されるので、より大きな電流を駆動コイルに流すことができる。その結果、より大きなローレンツ力を駆動コイルに作用させ得るので、ミラーの可動範囲が大きなミラー駆動装置を得ることができる。   In the mirror driving device according to one aspect of the present invention, the coating layer made of the second metal material that suppresses the diffusion of the first metal material extends to the main surface so as to cover the opening of the groove. Therefore, it is difficult for the first metal material constituting the drive coil to diffuse into the first insulating layer, and a short circuit occurs between adjacent wirings in the drive coil or between the drive coil and the lead conductor. Is prevented. Therefore, it is possible to eliminate a conduction failure due to a short circuit. Along with this, a drive coil wound at high density is realized, so that a larger current can be passed through the drive coil. As a result, since a larger Lorentz force can be applied to the drive coil, a mirror drive device with a large movable range of the mirror can be obtained.

第1の金属材料はCu又はAuであってもよい。電気抵抗率が低い一方で比較的拡散しやすい材料であるCuやAuを第1の金属材料として用いた場合であっても、被覆層により、これらの材料の拡散を抑制できる。そのため、駆動コイルの電気抵抗率を下げつつショートの発生を防止できる。   The first metal material may be Cu or Au. Even when Cu or Au, which has a low electrical resistivity but is relatively easy to diffuse, is used as the first metal material, the coating layer can suppress the diffusion of these materials. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of a short circuit while reducing the electrical resistivity of the drive coil.

第2の金属材料はAl又はAlを含む合金であってもよい。この場合、第1の金属材料の拡散を極めて良好に抑制できる。   The second metal material may be Al or an alloy containing Al. In this case, the diffusion of the first metal material can be suppressed extremely well.

基材は、主面と溝部の内壁面とに沿って配置された第2の絶縁層を有してもよい。   The base material may have a 2nd insulating layer arrange | positioned along the main surface and the inner wall face of a groove part.

基材はシリコンで構成されており、第2の絶縁層はシリコンが熱酸化された酸化シリコンで構成されていてもよい。   The base material may be made of silicon, and the second insulating layer may be made of silicon oxide obtained by thermally oxidizing silicon.

シード層が、第2の絶縁層と第1の金属材料との間に配置されていてもよい。この場合、電気めっき法を用いて、第1の金属材料をシード層上に成長させることができる。   A seed layer may be disposed between the second insulating layer and the first metal material. In this case, the first metal material can be grown on the seed layer using electroplating.

シード層はTiNにより構成されていてもよい。   The seed layer may be made of TiN.

本発明によれば、ショートによる導通不良を解消することが可能なミラー駆動装置を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the mirror drive device which can eliminate the conduction defect by a short circuit can be provided.

図1は、本実施形態に係るミラー駆動装置を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a mirror driving device according to this embodiment. 図2は、図1のII−II線断面図である。2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 図3は、図1のIII−III線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図3は、図1のIV−IV線断面図である。3 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the following embodiments are exemplifications for explaining the present invention and are not intended to limit the present invention to the following contents. In the description, the same reference numerals are used for the same elements or elements having the same function, and redundant description is omitted.

本実施形態に係るミラー駆動装置1は、図1及び図2に示されるように、永久磁石10と、固定フレーム12と、可動フレーム14と、ミラー16とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the mirror drive device 1 according to the present embodiment includes a permanent magnet 10, a fixed frame 12, a movable frame 14, and a mirror 16.

永久磁石10は、矩形状を呈する平板である。永久磁石10は、一対の主面10a,10bを有する。永久磁石10は、可動フレーム14の周囲(後述する駆動コイル18,20の周囲)に磁場を形成する。本実施形態では、主面10a側がN極であり、主面10b側がS極である。主面10a側がS極であり、主面10b側がN極であってもよい。永久磁石10の厚さは、例えば2mm〜3mm程度に設定することができる。   The permanent magnet 10 is a flat plate having a rectangular shape. The permanent magnet 10 has a pair of main surfaces 10a and 10b. The permanent magnet 10 forms a magnetic field around the movable frame 14 (around drive coils 18 and 20 described later). In the present embodiment, the main surface 10a side is the N pole, and the main surface 10b side is the S pole. The main surface 10a side may be the S pole, and the main surface 10b side may be the N pole. The thickness of the permanent magnet 10 can be set to about 2 mm to 3 mm, for example.

固定フレーム12は、矩形状を呈する枠体である。固定フレーム12は、永久磁石10の主面10a上に配置されている。固定フレーム12の厚さは、例えば250μm〜300μm程度に設定することができる。   The fixed frame 12 is a frame having a rectangular shape. The fixed frame 12 is disposed on the main surface 10 a of the permanent magnet 10. The thickness of the fixed frame 12 can be set to about 250 μm to 300 μm, for example.

可動フレーム14は、固定フレーム12の開口内に位置している。可動フレーム14は、外側に位置する外側部14aと、外側部14aの内側に位置する内側部14bと、内側部14bの内側に位置すると共にミラー16が配置されるミラー配置部14cとを有する。   The movable frame 14 is located in the opening of the fixed frame 12. The movable frame 14 includes an outer portion 14a positioned on the outer side, an inner portion 14b positioned on the inner side of the outer portion 14a, and a mirror arrangement portion 14c positioned on the inner side of the inner portion 14b and on which the mirror 16 is disposed.

外側部14a及び内側部14bは、矩形状を呈する平板状の枠体である。外側部14aは、永久磁石10及び固定フレーム12から離間している。外側部14aは、永久磁石10とは反対側を向く主面S1を有する。外側部14aは、同一直線上に延びる一対のトーションバー22を介して、固定フレーム12に対し回転可能に取り付けられている。トーションバー22は、直線状を呈していてもよいし、蛇行形状を呈していてもよい。   The outer portion 14a and the inner portion 14b are flat frame bodies that have a rectangular shape. The outer portion 14 a is separated from the permanent magnet 10 and the fixed frame 12. The outer portion 14 a has a main surface S <b> 1 that faces away from the permanent magnet 10. The outer portion 14a is rotatably attached to the fixed frame 12 via a pair of torsion bars 22 extending on the same straight line. The torsion bar 22 may have a linear shape or a meandering shape.

外側部14aの主面S1側には、駆動コイル18が配置されている。駆動コイル18は、主面S1(ミラー16の表面)に対して直交する方向から見てスパイラル状に複数周回巻回されている。駆動コイル18の一端は駆動コイル18の外側に位置し、駆動コイル18の他端は駆動コイル18の内側に位置する。駆動コイル18の外側端部には、引き出し導体28aの一端が電気的に接続されている。駆動コイル18の内側端部には、引き出し導体28bの一端が電気的に接続されている。   A drive coil 18 is disposed on the main surface S1 side of the outer portion 14a. The drive coil 18 is wound in a plurality of turns in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface S1 (the surface of the mirror 16). One end of the drive coil 18 is located outside the drive coil 18, and the other end of the drive coil 18 is located inside the drive coil 18. One end of a lead conductor 28 a is electrically connected to the outer end of the drive coil 18. One end of the lead conductor 28 b is electrically connected to the inner end of the drive coil 18.

引き出し導体28a,28bは、外側部14aからトーションバー22を介して固定フレーム12まで引き出されている。引き出し導体28a,28bの他端は、固定フレーム12の表面に配置された電極30a,30bに電気的に接続されている。電極30a,30bは図示しない電源に接続されている。引き出し導体28bは、駆動コイル18の上方を通るように駆動コイル18と立体的に交差している。   The lead conductors 28a and 28b are drawn from the outer portion 14a to the fixed frame 12 via the torsion bar 22. The other ends of the lead conductors 28 a and 28 b are electrically connected to electrodes 30 a and 30 b disposed on the surface of the fixed frame 12. The electrodes 30a and 30b are connected to a power source (not shown). The lead conductor 28b crosses the drive coil 18 three-dimensionally so as to pass above the drive coil 18.

内側部14bは、外側部14aから離間している。内側部14bは、永久磁石10とは反対側を向く主面S2を有する。内側部14bは、トーションバー22と同一直線上に延びる一対のトーションバー24を介して、外側部14aに対し回転可能に取り付けられている。トーションバー24は、直線状を呈していてもよいし、蛇行形状を呈していてもよい。   The inner part 14b is separated from the outer part 14a. The inner portion 14 b has a main surface S <b> 2 that faces away from the permanent magnet 10. The inner side part 14b is rotatably attached to the outer side part 14a via a pair of torsion bars 24 extending on the same straight line as the torsion bar 22. The torsion bar 24 may have a linear shape or a meandering shape.

内側部14bの主面S2側には、駆動コイル20が配置されている。駆動コイル20は、主面S2(ミラー16の表面)に対して直交する方向から見てスパイラル状に複数周回巻回されている。駆動コイル20の一端は駆動コイル20の外側に位置し、駆動コイル20の他端は駆動コイル20の内側に位置する。駆動コイル20の外側端部には、引き出し導体32aの一端が電気的に接続されている。駆動コイル20の内側端部には、引き出し導体32bの一端が電気的に接続されている。   A drive coil 20 is disposed on the main surface S2 side of the inner portion 14b. The drive coil 20 is wound in a plurality of turns in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface S2 (the surface of the mirror 16). One end of the drive coil 20 is located outside the drive coil 20, and the other end of the drive coil 20 is located inside the drive coil 20. One end of the lead conductor 32 a is electrically connected to the outer end of the drive coil 20. One end of the lead conductor 32 b is electrically connected to the inner end of the drive coil 20.

引き出し導体32a,32bは、内側部14bからトーションバー22、外側部14a及びトーションバー22を介して固定フレーム12まで引き出されている。引き出し導体32a,32bの他端は、固定フレーム12の表面に配置された電極34a,34bに電気的に接続されている。電極34a,34bは図示しない電源に接続されている。引き出し導体32aは、駆動コイル18の上方を通るように駆動コイル18と立体的に交差している。引き出し導体32bは、駆動コイル18,20の上方を通るように駆動コイル18,20と立体的に交差している。   The lead conductors 32 a and 32 b are drawn from the inner part 14 b to the fixed frame 12 through the torsion bar 22, the outer part 14 a and the torsion bar 22. The other ends of the lead conductors 32a and 32b are electrically connected to electrodes 34a and 34b arranged on the surface of the fixed frame 12. The electrodes 34a and 34b are connected to a power source (not shown). The lead conductor 32a crosses the drive coil 18 in three dimensions so as to pass over the drive coil 18. The lead conductor 32b crosses the drive coils 18 and 20 in three dimensions so as to pass above the drive coils 18 and 20.

ミラー配置部14cは、円形状を呈する円板である。ミラー配置部14cは、永久磁石10とは反対側を向く主面S3を有する。ミラー配置部14cは、同一直線上に延びる一対の支持梁26を介して、内側部14bに取り付けられている。ミラー配置部14cが支持梁26を介して内側部14bに連結されていることで、駆動コイル18,20において発生したジュール熱がミラー配置部14cに伝熱し難くできると共に、ミラー配置部14cの変形を抑制できる。本実施形態において、支持梁26の対向方向は、トーションバー22,24の対向方向とは交差している。   The mirror arrangement part 14c is a circular disk. The mirror arrangement portion 14 c has a main surface S <b> 3 that faces away from the permanent magnet 10. The mirror arrangement part 14c is attached to the inner part 14b via a pair of support beams 26 extending on the same straight line. Since the mirror arrangement portion 14c is connected to the inner portion 14b via the support beam 26, Joule heat generated in the drive coils 18 and 20 can hardly be transferred to the mirror arrangement portion 14c, and the mirror arrangement portion 14c is deformed. Can be suppressed. In this embodiment, the facing direction of the support beam 26 intersects the facing direction of the torsion bars 22 and 24.

ミラー16は、ミラー配置部14cの主面S3上に配置されている。ミラー16は、金属薄膜により構成された光反射膜である。ミラー16に用いられる金属材料としては、例えばアルミ(Al)、金(Au)、銀(Ag)が挙げられる。   The mirror 16 is arrange | positioned on main surface S3 of the mirror arrangement | positioning part 14c. The mirror 16 is a light reflecting film composed of a metal thin film. Examples of the metal material used for the mirror 16 include aluminum (Al), gold (Au), and silver (Ag).

続いて、駆動コイル18,20の詳細な構成について以下に説明する。駆動コイル18,20の構成は本実施形態において同様であるので、以下では駆動コイル18について説明し、駆動コイル20の説明は省略する。   Next, the detailed configuration of the drive coils 18 and 20 will be described below. Since the configuration of the drive coils 18 and 20 is the same in this embodiment, the drive coil 18 will be described below, and the description of the drive coil 20 will be omitted.

図3及び図4に示されるように、外側部14aは、基材100と、駆動コイル18と、被覆層102と、絶縁層104とを有する。基材100は、駆動コイル18に対応する形状を呈する溝部100aを有する。すなわち、溝部100aは、基材100aの主面S4側から見てスパイラル状に延びている。このような溝部100aは、例えば、平板状の基材100の表面に所定パターンのマスクを形成し、続いて、当該マスクを介して基材100をエッチングすることにより形成できる。基材100は、例えばSiで構成される。基材100の厚さは、例えば20μm〜60μm程度に設定することができる。   As shown in FIGS. 3 and 4, the outer portion 14 a includes a base material 100, a drive coil 18, a covering layer 102, and an insulating layer 104. The base material 100 has a groove portion 100 a having a shape corresponding to the drive coil 18. That is, the groove portion 100a extends in a spiral shape when viewed from the main surface S4 side of the base material 100a. Such a groove portion 100a can be formed, for example, by forming a mask having a predetermined pattern on the surface of the flat substrate 100 and then etching the substrate 100 through the mask. The base material 100 is made of, for example, Si. The thickness of the base material 100 can be set to, for example, about 20 μm to 60 μm.

基材100の表面S4及び溝部100aの内壁面には、絶縁層100bが配置されている。絶縁層100bは、基材100を熱酸化して得られる熱酸化膜である。絶縁層100bは、例えばSiOで構成される。溝部100aの内壁面には、シード層100cが配置されている。すなわち、シード層100cは、絶縁層100bと駆動コイル18との間に位置している。シード層100cは、駆動コイル18を構成する金属材料に対して付着性を有する緻密な金属材料を、基材100(絶縁層100b)上にスパッタリングすることにより得られる。シード層100cを構成する金属材料としては、例えばTiNが挙げられる。 An insulating layer 100b is disposed on the surface S4 of the substrate 100 and the inner wall surface of the groove portion 100a. The insulating layer 100b is a thermal oxide film obtained by thermally oxidizing the base material 100. Insulating layer 100b is, for example, SiO 2. A seed layer 100c is disposed on the inner wall surface of the groove 100a. That is, the seed layer 100 c is located between the insulating layer 100 b and the drive coil 18. The seed layer 100c is obtained by sputtering a dense metal material having adhesion to the metal material constituting the drive coil 18 on the substrate 100 (insulating layer 100b). An example of the metal material constituting the seed layer 100c is TiN.

溝部100a内で且つシード層100c上には、駆動コイル18を構成する金属材料が配置されている。駆動コイル18は、ダマシン法により、シード層100c上に当該金属材料を埋め込むことにより得られる。溝部100a内に当該金属材料を埋め込むための手法としては、めっきや、スパッタリングや、CVDが挙げられる。   A metal material constituting the drive coil 18 is disposed in the groove 100a and on the seed layer 100c. The drive coil 18 is obtained by embedding the metal material on the seed layer 100c by the damascene method. Examples of a method for embedding the metal material in the groove 100a include plating, sputtering, and CVD.

溝部100a内に当該金属材料を配置した後に、化学機械研磨によって主面S4側を平坦化してもよい。この平坦化工程においては、駆動コイル18とシード層100cとの間で生ずる電位差等により、駆動コイル18のうちシード層100cと接する境界部100dが局所的に減肉することがある。当該金属材料としては、例えばCu又はAuが挙げられる。駆動コイル18の厚さは、例えば5μm〜10μm程度に設定することができる。   After disposing the metal material in the groove 100a, the main surface S4 side may be flattened by chemical mechanical polishing. In this flattening step, a boundary portion 100d of the drive coil 18 that contacts the seed layer 100c may be locally thinned due to a potential difference generated between the drive coil 18 and the seed layer 100c. Examples of the metal material include Cu or Au. The thickness of the drive coil 18 can be set to about 5 μm to 10 μm, for example.

被覆層102は、溝部100aの開口を覆うように主面S4上まで延びている。すなわち、被覆層102は、主面S1,S4(ミラー16の表面)に対して直交する方向から見て、駆動コイル18のうち主面S1,S4側の表面全体を覆うと共に、基材100のうち溝部100aの周囲を覆っている。被覆層102は、例えばスパッタリング法又はCVD法により基材100の上面全体に金属材料を堆積し、続いて、パターニングすることにより得られる。   The covering layer 102 extends to the main surface S4 so as to cover the opening of the groove 100a. That is, the coating layer 102 covers the entire surface on the main surface S1, S4 side of the drive coil 18 when viewed from the direction orthogonal to the main surfaces S1, S4 (surface of the mirror 16), and Of these, the periphery of the groove 100a is covered. The coating layer 102 is obtained by depositing a metal material on the entire upper surface of the substrate 100 by, for example, a sputtering method or a CVD method, and then patterning.

被覆層102を構成する金属材料は、駆動コイル18を構成する金属材料の拡散を抑制する機能を有する。被覆層102を構成する金属材料としては、例えばAl又はAlを含む合金が挙げられる。Alを含む合金としては、Al−Si合金、Al−Cu合金、Al−Si−Cu合金が挙げられる。Al−Si合金の組成比は、例えばAlが99%、Siが1%とすることができる。Al−Cu合金の組成比は、例えばAlが99%、Cuが1%とすることができる。Al−Si−Cu合金の組成比は、例えばAlが98%、Siが1%、Cuが1%とすることができる。被覆層102の厚さは、例えば1μm程度に設定することができる。   The metal material constituting the coating layer 102 has a function of suppressing diffusion of the metal material constituting the drive coil 18. Examples of the metal material constituting the coating layer 102 include Al or an alloy containing Al. Examples of the alloy containing Al include an Al—Si alloy, an Al—Cu alloy, and an Al—Si—Cu alloy. The composition ratio of the Al—Si alloy can be, for example, 99% for Al and 1% for Si. The composition ratio of the Al—Cu alloy can be, for example, 99% for Al and 1% for Cu. The composition ratio of the Al—Si—Cu alloy can be, for example, Al 98%, Si 1%, and Cu 1%. The thickness of the covering layer 102 can be set to about 1 μm, for example.

絶縁層104は、基材100上及び被覆層102上を覆うように配置されている。絶縁層104を構成する材料としては、例えばSiO、SiN又はTEOSが挙げられる。絶縁層104上には、引き出し導体28a,28b,32a,32bが配置されている。すなわち、引き出し導体28a,28bは、絶縁層104及び被覆層102を介して駆動コイル18と離間している。 The insulating layer 104 is disposed so as to cover the substrate 100 and the covering layer 102. Examples of the material forming the insulating layer 104 include SiO 2 , SiN, and TEOS. On the insulating layer 104, lead conductors 28a, 28b, 32a, 32b are arranged. That is, the lead conductors 28 a and 28 b are separated from the drive coil 18 through the insulating layer 104 and the covering layer 102.

以上のような本実施形態では、被覆層102が、駆動コイル18,20を構成する金属材料の拡散を抑制する金属材料で構成されていると共に、溝部100aの開口を覆うように主面S4上まで延びている。そのため、駆動コイル18,20を構成する金属材料が絶縁層104に拡散し難くなっており、駆動コイル18,20のうち隣り合う配線間や、駆動コイル18,20と引き出し導体28b、32a,32bとの間で、ショートの発生が防止される。従って、ショートによる導通不良を解消できる。これに伴い、高密度に巻回された駆動コイル18,20が実現されるので、より大きな電流を駆動コイル18,20に流すことができる。その結果、より大きなローレンツ力を駆動コイル18,20に作用させ得るので、ミラー16の可動範囲が大きなミラー駆動装置1を得ることができる。   In the present embodiment as described above, the covering layer 102 is made of a metal material that suppresses the diffusion of the metal material that constitutes the drive coils 18 and 20, and on the main surface S4 so as to cover the opening of the groove portion 100a. It extends to. Therefore, it is difficult for the metal material constituting the drive coils 18 and 20 to diffuse into the insulating layer 104, and between the adjacent wirings of the drive coils 18 and 20, or between the drive coils 18 and 20 and the lead conductors 28b, 32a, and 32b. The occurrence of a short circuit is prevented. Therefore, it is possible to eliminate a conduction failure due to a short circuit. Accordingly, the drive coils 18 and 20 wound at a high density are realized, so that a larger current can be supplied to the drive coils 18 and 20. As a result, since a larger Lorentz force can be applied to the drive coils 18 and 20, the mirror drive device 1 having a large movable range of the mirror 16 can be obtained.

ところで、平坦化工程において、駆動コイルのうちシード層と接する境界部が局所的に減肉した場合、被覆層102がない従来のミラー駆動装置では、駆動コイルと、駆動コイルを覆う絶縁層上に形成される引き出し導体との間の距離が小さくなり、特にショートが発生しやすくなっていた。しかしながら、本実施形態では、被覆層102が、駆動コイル18,20の表面のみならず溝部100aの開口を覆うように主面S4上まで延びている。そのため、境界部100dが局所的に減肉した場合であっても、ショートによる導通不良を防ぐことができる。   By the way, in the flattening process, when the boundary portion in contact with the seed layer of the drive coil is locally thinned, in the conventional mirror drive device without the covering layer 102, the drive coil and the insulating layer covering the drive coil The distance from the formed lead conductor is reduced, and in particular, a short circuit is likely to occur. However, in the present embodiment, the covering layer 102 extends to the main surface S4 so as to cover not only the surfaces of the drive coils 18 and 20 but also the opening of the groove 100a. Therefore, even if the boundary portion 100d is locally thinned, it is possible to prevent a conduction failure due to a short circuit.

本実施形態では、駆動コイル18,20を構成する金属材料がCu又はAuである。電気抵抗率が低い一方で比較的拡散しやすい材料であるCuやAuを用いて駆動コイル18,20を構成した場合であっても、被覆層102により、これらの材料の拡散を抑制できる。そのため、駆動コイル18,20の電気抵抗率を下げつつショートの発生を防止できる。   In the present embodiment, the metal material constituting the drive coils 18 and 20 is Cu or Au. Even when the drive coils 18 and 20 are configured using Cu or Au, which is a material that has a low electrical resistivity and is relatively easy to diffuse, the coating layer 102 can suppress the diffusion of these materials. Therefore, the occurrence of a short circuit can be prevented while lowering the electrical resistivity of the drive coils 18 and 20.

本実施形態では、駆動コイル18,20を構成する金属材料に対して付着性を有するシード層100cが、絶縁層100bと駆動コイル18,20との間に配置されている。そのため、電気めっき法を用いて、駆動コイル18,20を構成する金属材料をシード層100c上に成長させることができる。   In the present embodiment, a seed layer 100c having adhesiveness to the metal material constituting the drive coils 18 and 20 is disposed between the insulating layer 100b and the drive coils 18 and 20. Therefore, the metal material constituting the drive coils 18 and 20 can be grown on the seed layer 100c using electroplating.

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態ではミラー駆動装置1について説明したが、周囲よりも窪んだ溝部や凹部(窪み部)の内部に金属材料がダマシン法によって埋め込まれた電子部品に、広く本発明を適用することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, this invention is not limited to above-described embodiment. For example, although the mirror driving device 1 has been described in the present embodiment, the present invention is widely applied to electronic parts in which a metal material is embedded by a damascene method inside a groove or a recess (dent) that is recessed from the surroundings. Can do.

1…ミラー駆動装置、10…永久磁石、12…固定フレーム、14…可動フレーム、16…ミラー、18,20…駆動コイル、22,24…トーションバー、28a,28b,32a,32b…引き出し導体、100…基材、100a…凹溝部、100b…絶縁層、100c…シード層、102…被覆層、104…絶縁層、S1〜S4…主面。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Mirror drive device, 10 ... Permanent magnet, 12 ... Fixed frame, 14 ... Movable frame, 16 ... Mirror, 18, 20 ... Drive coil, 22, 24 ... Torsion bar, 28a, 28b, 32a, 32b ... Lead-out conductor, DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Base material, 100a ... Concave groove part, 100b ... Insulating layer, 100c ... Seed layer, 102 ... Covering layer, 104 ... Insulating layer, S1-S4 ... Main surface.

Claims (7)

固定フレームと、
同一直線上に延びるトーションバーを介して、前記固定フレームに対して回転可能に支持された可動フレームと、
前記可動フレームの表面に配置されたミラーと、
前記可動フレームの周囲に磁場を形成する磁石とを備え、
前記可動フレームは、
主面と、前記主面側に位置し且つ前記主面に対して直交する方向から見てスパイラル状に延びる溝部とを含む基材と、
前記溝部内に配置された第1の金属材料によって構成されると共に、前記主面に対して直交する方向から見てスパイラル状に巻回された駆動コイルと、
前記溝部の開口を覆うように前記主面上まで延びると共に、前記第1の金属材料の拡散を抑制する第2の金属材料で構成された被覆層と、
前記主面上及び前記被覆層上に配置された第1の絶縁層とを有し、
前記駆動コイルの内側端部には、引き出し導体の一端が電気的に接続されており、
前記引き出し導体の他端は、前記駆動コイルの外側に引き出されており、
前記引き出し導体は、前記第1の絶縁層を介して前記駆動コイルと立体的に交差している、ミラー駆動装置。
A fixed frame;
A movable frame supported rotatably with respect to the fixed frame via a torsion bar extending on the same straight line;
A mirror disposed on the surface of the movable frame;
A magnet that forms a magnetic field around the movable frame;
The movable frame is
A base material including a main surface and a groove portion that is located on the main surface side and extends in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface;
A drive coil that is configured by the first metal material disposed in the groove and wound in a spiral shape when viewed from a direction orthogonal to the main surface;
A coating layer made of a second metal material that extends to the main surface so as to cover the opening of the groove and suppresses diffusion of the first metal material;
A first insulating layer disposed on the main surface and on the covering layer;
One end of the lead conductor is electrically connected to the inner end of the drive coil,
The other end of the lead conductor is drawn to the outside of the drive coil,
The mirror driving device, wherein the lead conductor intersects the driving coil three-dimensionally via the first insulating layer.
前記第1の金属材料はCu又はAuである、請求項1に記載のミラー駆動装置。   The mirror driving device according to claim 1, wherein the first metal material is Cu or Au. 前記第2の金属材料はAl又はAlを含む合金である、請求項1又は2に記載のミラー駆動装置。   The mirror driving device according to claim 1, wherein the second metal material is Al or an alloy containing Al. 前記基材は、前記主面と前記溝部の内壁面とに沿って配置された第2の絶縁層を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のミラー駆動装置。   The said base material is a mirror drive device as described in any one of Claims 1-3 which has a 2nd insulating layer arrange | positioned along the said main surface and the inner wall face of the said groove part. 前記基材はシリコンで構成されており、
前記第2の絶縁層はシリコンが熱酸化された酸化シリコンで構成されている、請求項4に記載のミラー駆動装置。
The base material is made of silicon,
The mirror driving device according to claim 4, wherein the second insulating layer is made of silicon oxide obtained by thermally oxidizing silicon.
シード層が、前記第2の絶縁層と前記第1の金属材料との間に配置されている、請求項4又は5に記載のミラー駆動装置。   The mirror driving device according to claim 4, wherein a seed layer is disposed between the second insulating layer and the first metal material. 前記シード層はTiNにより構成されている、請求項6に記載のミラー駆動装置。   The mirror driving device according to claim 6, wherein the seed layer is made of TiN.
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