JP4301688B2 - Planar type galvanometer mirror and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザー光のスキャニングシステム等に利用するプレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
プレーナー型ガルバノミラーは、レーザー光を偏向走査するレーザースキャナ等に利用されるもので、その原理は、磁界中に配置した可動コイルに電流を流すと電流と磁束とに関連して電磁力が発生して電流に比例した回転力が生じる。この回転力と可動コイル保持部材のバネ力とが平衡する角度まで可動コイルが回転し、この可動コイルを介して指針を振らせて電流の有無や大小を検出するというガルバノメータを利用したもので、可動コイルと一体に回転する軸(可動コイル保持部材)に、前記指針の代わりにミラー(反射鏡)を設けて構成されるものである。
小型のガルバノミラーとして、半導体を使用したものが提案されている。
【0003】
図1は従来のプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、(a)は上面図、(b)は正面断面図、(c)は側面断面図である。
シリコン基板1に一体形成された可動板2の上面の中央部にはミラー3が形成されており、周縁部には平面コイル4が形成されている。可動板2はシリコン基板1に中抜き状態で形成され、シリコン基板1より一体に形成されたトーションバー5、6により保持されている。シリコン基板1はベース基板7の上面に固定された台座8の上面に固定されている。上面図(a)においてシリコン基板1の上下には永久磁石9、10が配置され、ベース基板7の周縁部にはヨーク11が載置されている。ヨーク11は中抜きにされ、角状に形成されたものを複数枚積み重ねることによって構成している。
【0004】
可動板2に形成された平面コイル4に通電すると、可動板2はトーションバー5、6を回転中心として回転する。この可動板2は上下に約20度回転可能である。ベース基板7上にはパターン7aが形成されており、該パターン7aとシリコン基板1に形成されたパターン1aとをワイヤー13により接続している。ワイヤー13は断線不良等を考慮し、予め複数本接続されている。パターン7aにはスルーホール7bが設けられており、スルーホール7bを介して外部との接続を行う構造である。スルーホール7bはベース基板7の下面に設けられた配線用パターン(不図示)を介してサイドスルーホール7cと接続されている。尚ヨーク11上にはカバー部材が設けられる。
【0005】
図2は従来のプレーナー型ガルバノミラーの斜視図である。図3は図2のA−A断面図である。ヨーク11上には、半導体基板であるシリコン基板1の保護を目的に樹脂等で形成された平板状のカバー部材12が設けられる。カバー部材12は接着剤でヨーク11上に固定され、プレーナー型ガルバノミラーが構成されている。12aは開口部であり図3中に示す矢印はレーザー光の動きを示すものである。外部より照射されるレーザー光は開口部12aを通過し、ミラー面で偏向され開口部12aを通過して矢印方向へ進むものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
中抜き状態に形成される角状ヨークは打ち抜き加工によって製造されるが、厚みと幅の断面的比率が1対1以上になると金型で精度良くぬくことが困難になってくるため、厚みの薄いものを何枚か積層して目的の厚みを達成している。しかしヨーク一枚一枚を接着剤で貼り合わせていく作業は熟練工が時間をかけて行う必要があり生産性が悪い。
【0007】
また、ヨークの貼り合わせ(積み重ね)には専用の位置決め治具を用いて接着することになるがヨーク端面は積層したヨークとヨークの隙間から接着剤がはみ出すので拭き取る必要性が生じる。また、永久磁石表面はレーザ光の乱反射防止のために艶消し塗料を塗布する必要があり工数を増やしている。
【0008】
落下等により衝撃を受けた場合には、ヨークに傷が入り錆の原因となる。永久磁石においては割れて機能不良を引き起こすこともある。
本発明は上記問題点に鑑み、生産性がよく耐衝撃性に優れたプレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
平板状の可動板と該可動板を揺動可能に軸支するトーションバーとが一体形成され、前記可動板に通電により磁界を発生する平面コイル及びミラーを設けた半導体基板が、台座基板上に搭載され、前記半導体基板及び前記台座基板を挟んで互いに対向し前記トーションバーの軸方向と平行に配置された可動板の平面コイル部分に磁界を作用させる対をなす永久磁石と、前記半導体基板、前記台座基板及び前記対をなす永久磁石を囲む積層構造のヨークと、前記台座基板とが、ベース基板上に配置され、前記ベース基板に設けられたパターン部と前記半導体基板に形成されたパターン部とが電気的に接続され、前記半導体基板を保護するためのカバー部材が設けられて成るプレーナー型ガルバノミラーにおいて、前記カバー部材を、前記半導体基板上方から前記ヨークの外周面までを覆う下面が開口した箱状に形成し、その内壁面を前記ヨークの外周面と一致させて前記ヨークの位置決め機能を有すると共に、その上面内壁に前記永久磁石の位置決め部材を一体形成する構成とした。
【0011】
前記カバー部材に、外部から照射されるレーザー光を前記半導体基板の可動部上のミラー面まで通過させるための開口部を設けたプレーナー型ガルバノミラーとする。
【0012】
請求項1記載のプレーナー型ガルバノミラーを製造するに際し、前記カバー部材内に、下面開口側から内壁面をガイドとして前記ヨークを積層して組み込み接着固定する工程と、前記カバー部材内の前記位置決め部材と前記ヨークの間に前記永久磁石を組み込み固定する工程と、ヨーク及び永久磁石を組み込んだ前記カバー部材を、その下面側から、前記台座基板を介して前記半導体基板が搭載されたベース基板上に固定する工程とを有するプレーナー型ガルバノミラーの製造方法とする。
【0013】
【発明の実施の形態】
図4は本発明の実施形態を示すプレーナー型ガルバノミラーの斜視図であり、図5は図4のA−A断面図である。従来例と同じ部分については同じ符号を用いている。
【0014】
14は開口部14aを有する箱状のカバー部材である。カバー部材14はベース基板7の側面部まで覆う状態に設けられている。図4、図5に示す実施形態では、ベース基板7の外部との接続用端子となるサイドスルーホール7cが設けられた側面部は覆われない構造である。図示しないが、基板外周面を全て覆う形状にする場合には、外部との接続をBGAタイプにすることで可能になる。
【0015】
基板7上には半導体基板であるシリコン基板1がベース基板7の上面に固定された台座8上に固定されている。9、10は永久磁石で、カバー部材14の位置決め部材14bにより位置決めされ、配置されている。ベース基板7の周縁部にはヨーク11が載置されている。ヨーク11は中抜きにされ、角状に形成されたものを複数枚積み重ねることによって構成される。ヨーク11はその外周面とカバー部材14の内壁面とが一致する構造であるため、カバー部材14の内壁面がヨーク11の位置決め機能を有している。
【0016】
図6は本発明のプレーナー型ガルバノミラーのカバー部材の下面図である。 14bは永久磁石の位置決め部材であり、コ字状に形成されたものである。位置決め部材14bはカバー部材14に一体形成されている。永久磁石の位置決め部材14bを設けることで、開口部14a側に位置する永久磁石の側面を覆うことができるので、レーザー光の乱反射を防ぐことができる。図5において、位置決め部材14bはベース基板7の基板面に接触する位置まで形成されているが、永久磁石の厚みの半分以上を覆うように形成されていればよい。
【0017】
次に本発明のプレーナー型ガルバノミラーの製造方法について、図7に基づいて説明する。
図7は本発明のプレーナー型ガルバノミラーの組み立てを説明する図で、カバー部材、ヨーク、永久磁石の分解斜視図である。カバー部材14の下面側を上向きに置き、二枚のヨーク11をカバー部材14内に組み込む。ヨーク11はその外周面がカバー部材14の内壁面にガイドされ、組み込まれる。また、ヨーク11は複数枚のものを積層するものであり、接着剤を介在させながら一枚ずつ組み込み、固定する。続いて永久磁石9、10をカバー部材14に一体形成されたコ字状の位置決め部材14b内に組み込む。永久磁石9、10は、ヨーク11との接触面で磁力により固定される。
【0018】
前記したように、ヨーク及び永久磁石が組み込まれたカバー部材を、シリコン基板が搭載されたベース基板上に配置固定して図4に示す本発明のプレーナー型ガルバノミラーが完成する。
【0019】
【発明の効果】
カバー部材内にヨークを複数枚入れて接着固定すればよく、ヨーク一枚一枚を専用治具で位置決めし、接着剤で貼り合わせていく作業が必要ないため工数が大幅に削減できる。
【0020】
ヨークそれぞれの貼り合わせ時に塗布する接着剤量の管理を行わなくて良い。また端面からはみ出す接着剤を拭き取る必要がないため工数が削減できる。
【0021】
永久磁石はカバー部材の内部に一体形成された位置決め部材により固定されるので、専用治具による位置出し等は不要になり、治具及び工数が削減できる。
【0022】
プレーナー型ガルバノミラーが、カバー部材の樹脂で覆われるためヨークの積層端面及び接着剤のはみ出しが外から見えなくなり外観品質の大幅な向上が図れる。また、ヨーク全体がカバー部材内に埋没するので錆が発生しにくくなる。
【0023】
永久磁石上面はカバー部材の樹脂に覆われ、側面は永久磁石位置決め部材によって覆われるので、反射防止用の塗料を塗布する必要がなく工数が削減され、部品価格が低く抑えられる。
【0024】
ヨーク、永久磁石及びベース基板全体が樹脂製カバーで覆われているので、樹脂の弾力性により耐衝撃性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプレーナー型ガルバノミラーを示す図で、(a)は上面図、(b)は正面断面図
【図2】従来のプレーナー型ガルバノミラーの斜視図
【図3】図2のA−A断面図
【図4】本発明の実施形態を示すプレーナー型ガルバノミラーの斜視図
【図5】図4のA−A断面図
【図6】本発明のプレーナー型ガルバノミラーのカバー部材の下面図
【図7】本発明のプレーナー型ガルバノミラーの組み立てを説明する分解斜視図
【符号の説明】
1 シリコン基板
1a パターン
2 可動板
3 ミラー
4 平面コイル
5 トーションバー
6 トーションバー
7 ベース基板
7a パターン
7b スルーホール
7c サイドスルーホール
8 台座
9 永久磁石
10 永久磁石
11 ヨーク
12 カバー部材
12a 開口部
13 ワイヤー
14 カバー部材
14a 開口部
14b 位置決め部材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a planar galvanometer mirror used for, for example, a laser beam scanning system and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Planar type galvanometer mirrors are used in laser scanners that deflect and scan laser light. The principle is that when a current is passed through a moving coil placed in a magnetic field, electromagnetic force is generated in relation to the current and magnetic flux. Thus, a rotational force proportional to the current is generated. Using the galvanometer that the movable coil rotates to an angle at which the rotational force and the spring force of the movable coil holding member are balanced, and the presence or absence or magnitude of the current is detected by shaking the pointer through the movable coil. Instead of the pointer, a mirror (reflecting mirror) is provided on a shaft (moving coil holding member) that rotates integrally with the moving coil.
As a small galvanometer mirror, one using a semiconductor has been proposed.
[0003]
FIG. 1 is a view showing a conventional planar galvanometer mirror, in which (a) is a top view, (b) is a front sectional view, and (c) is a side sectional view.
A
[0004]
When the
[0005]
FIG. 2 is a perspective view of a conventional planar galvanometer mirror. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The square yoke formed in the hollowed out state is manufactured by punching. However, when the cross-sectional ratio of the thickness and the width is 1: 1 or more, it becomes difficult to accurately cut with the mold. Several thin layers are stacked to achieve the desired thickness. However, the work of attaching the yokes one by one with an adhesive has to be performed by a skilled worker, and productivity is poor.
[0007]
In addition, the yokes are bonded (stacked) using a dedicated positioning jig, but the yoke end faces need to be wiped off because the adhesive protrudes from the gap between the stacked yokes. Further, the surface of the permanent magnet needs to be applied with a matte paint to prevent irregular reflection of laser light, which increases the number of steps.
[0008]
When impacted by dropping or the like, the yoke is damaged and causes rust. Permanent magnets may break and cause malfunction.
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention intends to provide a planar type galvanomirror having high productivity and excellent impact resistance, and a method for manufacturing the same.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A flat-plate movable plate and a torsion bar that pivotally supports the movable plate are integrally formed, and a semiconductor substrate provided with a planar coil and a mirror that generates a magnetic field by energizing the movable plate is mounted on a pedestal substrate. A pair of permanent magnets mounted on the semiconductor substrate and the base substrate and facing each other across the semiconductor substrate and arranged parallel to the axial direction of the torsion bar to apply a magnetic field to the planar coil portion; A yoke having a laminated structure surrounding the base substrate and the pair of permanent magnets, and the base substrate are disposed on a base substrate, and a pattern portion provided on the base substrate and a pattern portion formed on the semiconductor substrate : it is electrically connected, wherein the planar type mirror galvanometer comprising a cover member is provided to protect the semiconductor substrate, the cover member, said semiconductor The lower surface covering from the top of the plate to the outer peripheral surface of the yoke is formed in a box shape, and the inner wall surface thereof coincides with the outer peripheral surface of the yoke to have a positioning function of the yoke, and the permanent magnet is formed on the upper surface inner wall The positioning member is integrally formed .
[0011]
A planar galvanometer mirror is provided in which the cover member is provided with an opening for allowing laser light irradiated from the outside to pass through the mirror surface on the movable portion of the semiconductor substrate .
[0012]
When manufacturing the planar type galvanometer mirror according to
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 4 is a perspective view of a planar galvanometer mirror showing an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The same reference numerals are used for the same parts as in the conventional example.
[0014]
[0015]
On the substrate 7 , a
[0016]
FIG. 6 is a bottom view of the cover member of the planar galvanometer mirror of the present invention.
[0017]
Next, the manufacturing method of the planar type galvanometer mirror of this invention is demonstrated based on FIG.
FIG. 7 is an exploded perspective view of a cover member, a yoke, and a permanent magnet, illustrating the assembly of the planar galvanometer mirror of the present invention. The lower surface side of the
[0018]
As described above, the planar member galvanometer mirror of the present invention shown in FIG. 4 is completed by arranging and fixing the cover member incorporating the yoke and the permanent magnet on the base substrate on which the silicon substrate is mounted.
[0019]
【The invention's effect】
A plurality of yokes may be inserted and fixed in the cover member, and the number of man-hours can be greatly reduced because there is no need to position the yokes one by one with a dedicated jig and bond them with an adhesive.
[0020]
It is not necessary to manage the amount of adhesive applied when the yokes are bonded together. Further, since it is not necessary to wipe off the adhesive protruding from the end face, the number of man-hours can be reduced.
[0021]
Since the permanent magnet is fixed by a positioning member integrally formed inside the cover member, positioning with a dedicated jig becomes unnecessary, and the jig and man-hour can be reduced.
[0022]
Since the planar galvanometer mirror is covered with the resin of the cover member, the laminated end face of the yoke and the protrusion of the adhesive cannot be seen from the outside, and the appearance quality can be greatly improved. Further, since the entire yoke is buried in the cover member, rust is hardly generated.
[0023]
Since the upper surface of the permanent magnet is covered with the resin of the cover member and the side surface is covered with the permanent magnet positioning member, it is not necessary to apply anti-reflection paint, and the number of man-hours is reduced, and the part price is kept low.
[0024]
Since the yoke, the permanent magnet, and the entire base substrate are covered with the resin cover, the impact resistance is improved by the elasticity of the resin.
[Brief description of the drawings]
1A is a top view, FIG. 1B is a front cross-sectional view, and FIG. 2 is a perspective view of a conventional planar galvanometer mirror. FIG. FIG. 4 is a perspective view of a planar galvanometer mirror showing an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a sectional view taken along line AA in FIG. 4. FIG. 6 is a bottom view of a cover member of the planar galvanometer mirror of the present invention. FIG. 7 is an exploded perspective view illustrating the assembly of the planar galvanometer mirror of the present invention.
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記カバー部材を、前記半導体基板上方から前記ヨークの外周面までを覆う下面が開口した箱状に形成し、その内壁面を前記ヨークの外周面と一致させて前記ヨークの位置決め機能を有すると共に、その上面内壁に前記永久磁石の位置決め部材を一体形成する構成としたことを特徴とするプレーナー型ガルバノミラー。 A flat-plate movable plate and a torsion bar that pivotally supports the movable plate are integrally formed, and a semiconductor substrate provided with a planar coil and a mirror that generates a magnetic field by energizing the movable plate is mounted on a pedestal substrate. A pair of permanent magnets that are mounted and that face each other across the semiconductor substrate and the pedestal substrate and that are arranged in parallel to the axial direction of the torsion bar and that apply a magnetic field to the planar coil portion of the movable plate; The substrate, the pedestal substrate and a yoke having a laminated structure surrounding the pair of permanent magnets, and the pedestal substrate are disposed on the base substrate, and are formed on the pattern substrate and the semiconductor substrate provided on the base substrate. In a planar type galvanomirror that is electrically connected to a pattern portion and is provided with a cover member for protecting the semiconductor substrate,
The cover member is formed in a box shape having an open bottom surface covering from above the semiconductor substrate to the outer peripheral surface of the yoke, and has an inner wall surface coincident with the outer peripheral surface of the yoke and has a positioning function of the yoke, A planar galvanometer mirror characterized in that the permanent magnet positioning member is integrally formed on the inner wall of the upper surface .
前記カバー部材内に、下面開口側から内壁面をガイドとして前記ヨークを積層して組み込み接着固定する工程と、
前記カバー部材内の前記位置決め部材と前記ヨークの間に前記永久磁石を組み込み固定する工程と、
ヨーク及び永久磁石を組み込んだ前記カバー部材を、その下面側から、前記台座基板を介して前記半導体基板が搭載されたベース基板上に固定する工程と、
を有することを特徴とするプレーナー型ガルバノミラーの製造方法。 In producing the planar galvanomirror according to claim 1,
In the cover member, the step of laminating and fixing the yoke by using the inner wall surface as a guide from the lower surface opening side;
Incorporating and fixing the permanent magnet between the positioning member in the cover member and the yoke;
Fixing the cover member incorporating the yoke and the permanent magnet from the lower surface side onto the base substrate on which the semiconductor substrate is mounted via the base substrate;
A method for producing a planar galvanometer mirror characterized by comprising:
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