JP4595373B2 - Microactuator, microactuator array and optical device - Google Patents
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Description
本発明は、マイクロアクチュエータ、マイクロアクチュエータアレー及び光学装置に関するものである。この光学装置は、例えば、光通信装置や光伝送装置等で用いることができるものである。 The present invention relates to a microactuator, a microactuator array, and an optical device. This optical device can be used in, for example, an optical communication device or an optical transmission device.
マイクロマシニング技術の進展に伴い、種々の分野においてマイクロアクチュエータの重要性が高まっている。マイクロアクチュエータが用いられている分野の一例として、例えば、光通信などに利用され光路を切り替える光スイッチを挙げることができる。このような光スイッチの例として、下記の特許文献1,2に開示された光スイッチを挙げることができる。
With the progress of micromachining technology, the importance of microactuators is increasing in various fields. As an example of a field in which microactuators are used, for example, an optical switch used for optical communication or the like to switch an optical path can be cited. Examples of such optical switches include the optical switches disclosed in
マイクロアクチュエータは、基板と、該基板により支持されて前記基板に対して移動し得る可動部とを備え、可動部が薄膜で構成されている。可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ(例えば、特許文献1の図26、図36〜図40)や、可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータ(例えば、特許文献2の図10、図11)が知られている。これらのマイクロアクチュエータでは、可動部は、弾性部(例えば、片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータでは梁部を構成する板ばね部、両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータではフレクチュア部)を有し、該弾性部の変形に従って基板に対して移動し得るようになっている。そして、これらのマイクロアクチュエータでは、可動部が所望の姿勢となるように、前記弾性部は、前記基板の面に対して垂直な所定面に対して対称的に設けられている。 The microactuator includes a substrate and a movable portion that is supported by the substrate and can move with respect to the substrate, and the movable portion is formed of a thin film. A microactuator of a type in which the movable part has a cantilever structure (for example, FIG. 26, FIG. 36 to FIG. 40 of Patent Document 1), or a microactuator of a type in which the movable part has a double-supported structure (for example, Patent Document 2). 10 and 11) are known. In these microactuators, the movable part has an elastic part (for example, a leaf spring part constituting a beam part in a microactuator having a cantilever structure and a flexure part in a microactuator having a both-ends structure). And it can move with respect to the substrate according to the deformation of the elastic portion. In these microactuators, the elastic portion is provided symmetrically with respect to a predetermined plane perpendicular to the surface of the substrate so that the movable portion assumes a desired posture.
特許文献1,2に開示された各光スイッチでは、それぞれミラーの支持構造は異なるものの、いずれの光スイッチにおいても、可動部におけるミラー支持基板板となる部分にその面と垂直にミラーが搭載されている。そして、これらの光スイッチでは、ミラーがマイクロアクチュエータにより駆動されて上下方向に移動し、ミラーが入射光路に進出した時に光がそのミラーで反射される一方、ミラーが入射光路から退出した時に光が直進することにより、出射光路が切り替えられる。また、これらの光スイッチでは、可動部に駆動力等を与えるために供給する電気信号を導く配線パターンが、可動部に設けられるとともに基板上に形成されている。
In each optical switch disclosed in
また、特許文献1には、同一基板上に前記可動部を複数2次元状に配置したマイクロアクチュエータアレーと、各可動部にそれぞれ搭載されたミラーとを備えた光スイッチも、開示されている。
しかしながら、前述した従来の各光スイッチでは、前記可動部が前記所定面内にある可動部の軸線とほぼ同じ位置の回りにねじれたりすることによって、前記可動部の姿勢が所望の姿勢からずれてしまい、その結果、可動部に搭載したミラーの角度(ミラーの姿勢)が所望の角度からずれてしまう場合があった。この場合、ミラーが光路に進出して光を反射する際に、その反射方向が所望の方向からずれてしまい、ミラーが完全に垂直であることを前提として配置された反射光を導く光ファイバ等との光結合度が低下し、光量のロスが増大してしまう。 However, in each of the conventional optical switches described above, the posture of the movable portion deviates from a desired posture because the movable portion is twisted about the same position as the axis of the movable portion in the predetermined plane. As a result, the angle of the mirror (mirror orientation) mounted on the movable part may deviate from the desired angle. In this case, when the mirror advances into the optical path and reflects light, the reflection direction is deviated from the desired direction, and an optical fiber or the like that guides reflected light arranged on the assumption that the mirror is completely vertical The optical coupling degree with the light source decreases, and the loss of light amount increases.
以上の説明では、光スイッチに用いられるマイクロアクチュエータを例に挙げて説明したが、他の光学装置やその他の装置に用いられるマイクロアクチュエータの場合にも、マイクロアクチュエータの可動部の姿勢が所望の姿勢からずれることに伴い、種々の不都合が生ずる場合がある。 In the above description, the microactuator used for the optical switch has been described as an example. However, in the case of the microactuator used for other optical devices and other devices, the posture of the movable portion of the microactuator is a desired posture. Various inconveniences may occur as a result of deviation from the above.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、所望の姿勢に対する可動部の姿勢のずれを低減することができるマイクロアクチュエータ及びマイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a microactuator, a microactuator array, and an optical apparatus using the microactuator that can reduce the deviation of the posture of the movable portion from a desired posture. For the purpose.
本発明者の研究の結果、前述したようなマイクロアクチュエータにおいて、前記可動部の姿勢が所望の姿勢からずれる理由の1つが、基板上に形成された配線パターンによる形状転写の影響であることが判明した。 As a result of the inventor's research, in the microactuator as described above, it has been found that one of the reasons why the attitude of the movable part deviates from the desired attitude is the influence of shape transfer by the wiring pattern formed on the substrate. did.
すなわち、マイクロアクチュエータの製造時には、当該配線パターン上に犠牲層を形成し、更にその上に可動部を構成する膜を成膜し、最終的に前記犠牲層を除去する。可動部の弾性部との対向領域において基板上に配線パターンが形成されていると、当該配線パターンの厚みにより当該配線パターンの縁がなす段差形状がほぼ同じ形状で可動部の弾性部に転写される。今、可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータにおいて、可動部が2本の梁部を持つ場合(例えば、特許文献1の図26、図36〜図40)を、例に挙げて説明する。可動部の2本の梁部の弾性部の各対向領域について、一方の対向領域では基板上に配線パターンが形成されておりかつ他方の対向領域において配線パターンが形成されない場合や、両方の対向領域においてそれぞれ基板上に配線パターンが形成されても配線パターンが対称的に形成されない場合、一方の弾性部では前記段差形状が転写されるが他方の弾性部では前記段差形状が転写されず、弾性部の形状が異なったり、両方の弾性部で転写される段差形状の位置等が異なったりする。その結果、可動部の2箇所の弾性部の弾性係数が互いに異なってしまうため、可動部の姿勢が所望の姿勢からずれてしまう。なお、特に、同一基板上に前記可動部を複数2次元状に配置したマイクロアクチュエータアレーにおいて、小型化を図るべく可動部の配置密度を高めようとすると、配線パターンを這わせる領域が限定されることから、可動部の弾性部との対向領域に配線パターンを形成せざるを得なくなってくることが多い。 That is, at the time of manufacturing the microactuator, a sacrificial layer is formed on the wiring pattern, a film constituting the movable portion is further formed thereon, and the sacrificial layer is finally removed. If a wiring pattern is formed on the substrate in a region facing the elastic part of the movable part, the step shape formed by the edge of the wiring pattern is transferred to the elastic part of the movable part by the thickness of the wiring pattern to be approximately the same shape. The Now, in a microactuator of a type in which the movable part has a cantilever structure, a case where the movable part has two beam parts (for example, FIGS. 26 and 36 to 40 in Patent Document 1) is taken as an example. explain. For each opposing region of the elastic part of the two beam portions of the movable part, when the wiring pattern is formed on the substrate in one opposing region and the wiring pattern is not formed in the other opposing region, both opposing regions When the wiring pattern is not formed symmetrically even if the wiring pattern is formed on the substrate, the step shape is transferred in one elastic portion, but the step shape is not transferred in the other elastic portion. Or the position of the step shape transferred by both elastic portions is different. As a result, since the elastic coefficients of the two elastic portions of the movable portion are different from each other, the posture of the movable portion deviates from a desired posture. In particular, in a microactuator array in which a plurality of the movable parts are arranged two-dimensionally on the same substrate, if an arrangement density of the movable parts is to be increased in order to reduce the size, a region where the wiring pattern can be given is limited. For this reason, it is often necessary to form a wiring pattern in a region of the movable portion facing the elastic portion.
また、本発明者の研究の結果、前述したようなマイクロアクチュエータにおいて、可動部に設けられた配線パターンとこれに対向する基板上の配線パターンとの間に意図しない静電力が作用することによっても、前記可動部の姿勢が所望の姿勢からずれる場合があることが判明した。すなわち、可動部に設けられた配線パターン及びこれに対向する基板上の配線パターンに異なる電位が印加されると、両者の間に静電力が生じてしまう。各配線パターンの配置によっては、この静電力によって可動部にねじれ等が生じてしまい、可動部の姿勢が所望の姿勢からずれてしまうのである。 In addition, as a result of the inventor's research, in the microactuator as described above, an unintended electrostatic force acts between the wiring pattern provided on the movable part and the wiring pattern on the substrate opposite to the wiring pattern. It has been found that the posture of the movable part may deviate from a desired posture. That is, when different potentials are applied to the wiring pattern provided on the movable part and the wiring pattern on the substrate opposite to the wiring pattern, an electrostatic force is generated between them. Depending on the arrangement of each wiring pattern, the electrostatic force causes the movable portion to be twisted, and the movable portion is deviated from a desired posture.
本発明はこのような本発明者による原因究明の結果に基づいてなされたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明の第1の態様によるマイクロアクチュエータは、基板と、該基板により支持されて前記基板に対して移動し得る可動部とを備え、前記可動部は薄膜で構成され、前記可動部は、前記基板の面に対して垂直な所定面に対して実質的に対称的に設けられた1つ以上の弾性部を含み、膜パターンが、前記1つ以上の弾性部との対向領域において前記所定面に対して実質的に対称的に、前記基板上に形成されたものである。 The present invention has been made on the basis of the results of investigation of the cause by the inventors. That is, in order to solve the above-described problem, the microactuator according to the first aspect of the present invention includes a substrate and a movable portion that is supported by the substrate and can move with respect to the substrate, and the movable portion is a thin film. The movable portion includes one or more elastic portions provided substantially symmetrically with respect to a predetermined plane perpendicular to the surface of the substrate, and the film pattern includes the one or more elastic portions. And formed on the substrate substantially symmetrically with respect to the predetermined surface in a region facing the portion.
本発明の第2の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第1の態様において、前記基板に対して固定端が固定された片持ち梁構造を持つものである。 A microactuator according to a second aspect of the present invention has a cantilever structure in which a fixed end is fixed to the substrate in the first aspect.
本発明の第3の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第1又は第2の態様において、前記可動部は、前記可動部の前記固定端と自由端との間に、互いに機械的に並列接続され前記所定面に対して対称的に配置された第1及び第2の梁部を有し、前記第1の梁部は前記1つ以上の弾性部のうちの1つを含み、前記第2の梁部は前記1つ以上の弾性部のうちの他の1つを含むものである。 The microactuator according to a third aspect of the present invention is the microactuator according to the first or second aspect, wherein the movable part is mechanically connected in parallel between the fixed end and the free end of the movable part. First and second beam portions arranged symmetrically with respect to a predetermined plane, wherein the first beam portion includes one of the one or more elastic portions, and the second beam The part includes the other one of the one or more elastic parts.
本発明の第4の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第1乃至第3のいずれかの態様において、前記膜パターンの少なくとも一部が配線パターンの少なくとも一部であるものである。 A microactuator according to a fourth aspect of the present invention is the microactuator according to any one of the first to third aspects, wherein at least a part of the film pattern is at least a part of a wiring pattern.
本発明の第5の態様によるマイクロアクチュエータは、前記第1乃至第4のいずれかの態様において、前記可動部が配線パターンを有し、前記基板上に配線パターンが形成され、前記可動部の前記配線パターンの少なくとも一部とこれに対向する前記基板上の前記配線パターンの少なくとも一部との間に、静電シールド層が形成されたものである。 The microactuator according to a fifth aspect of the present invention is the microactuator according to any one of the first to fourth aspects, wherein the movable portion has a wiring pattern, the wiring pattern is formed on the substrate, and the movable portion has the wiring pattern. An electrostatic shield layer is formed between at least a part of the wiring pattern and at least a part of the wiring pattern on the substrate facing the wiring pattern.
本発明の第6の態様によるマイクロアクチュエータは、基板と、該基板により支持されて前記基板に対して移動し得る可動部とを備え、前記可動部が配線パターンを有し、前記基板上に配線パターンが形成され、前記可動部の前記配線パターンの少なくとも一部とこれに対向する前記基板上の前記配線パターンの少なくとも一部との間に、静電シールド層が形成されたものである。 A microactuator according to a sixth aspect of the present invention includes a substrate and a movable portion that is supported by the substrate and is movable with respect to the substrate, the movable portion having a wiring pattern, and wiring on the substrate. A pattern is formed, and an electrostatic shield layer is formed between at least a part of the wiring pattern of the movable part and at least a part of the wiring pattern on the substrate opposite to the wiring pattern.
本発明の第7の態様による光学装置は、前記第1乃至第6のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータと、前記可動部に設けられた光学素子とを備えたものである。 An optical device according to a seventh aspect of the present invention includes the microactuator according to any one of the first to sixth aspects and an optical element provided in the movable portion.
本発明の第8の態様による光学装置は、前記第1乃至第6のいずれかの態様によるマイクロアクチュエータを複数備え、該複数のマイクロアクチュエータの前記可動部が同一基板上に2次元状に配置されたものである。 An optical device according to an eighth aspect of the present invention includes a plurality of microactuators according to any one of the first to sixth aspects, and the movable parts of the plurality of microactuators are two-dimensionally arranged on the same substrate. It is a thing.
本発明の第9の態様による光学装置は、前記第8の態様によるマイクロアクチュエータアレーと、前記複数のマイクロアクチュエータの前記可動部にそれぞれ設けられた光学素子とを備えたものである。 An optical device according to a ninth aspect of the present invention includes the microactuator array according to the eighth aspect and optical elements respectively provided in the movable portions of the plurality of microactuators.
本発明によれば、所望の姿勢に対する可動部の姿勢のずれを低減することができるマイクロアクチュエータ及びマイクロアクチュエータアレー、並びに、これを用いた光学装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a microactuator and a microactuator array that can reduce the deviation of the posture of the movable portion from a desired posture, and an optical device using the microactuator.
以下、本発明によるマイクロアクチュエータ、マイクロアクチュエータアレー及び光学装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a microactuator, a microactuator array, and an optical device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態による光学装置としての光スイッチアレー1を備えた光学システム(本実施の形態では、光スイッチシステム)の一例を模式的に示す概略構成図である。説明の便宜上、図1に示すように、互いに直交するX軸、Y軸及びZ軸を定義する(後述する図についても同様である。)。光スイッチアレー1の基板11の面がXY平面と平行となっている。また、Z軸方向のうち矢印の向きを+Z方向又は+Z側、その反対の向きを−Z方向又は−Z側と呼び、X軸方向及びY軸方向についても同様とする。なお、Z軸方向の+側を上側、Z軸方向の−側を下側という場合がある。また、X軸方向の並びを列、Y軸方向の並びを行という。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing an example of an optical system (in this embodiment, an optical switch system) including an
この光スイッチシステムは、図1に示すように、光スイッチアレー1と、m本の光入力用光ファイバ2と、m本の光出力用光ファイバ3と、n本の光出力用光ファイバ4と、光スイッチアレー1に対して後述するように磁界を発生する磁界発生部としての磁石5と、光路切替状態指令信号に応答して、当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を光スイッチアレー1に供給する制御部としての外部制御回路6と、を備えている。図1に示す例では、m=3、n=3となっているが、m及びnはそれぞれ任意の数でよい。
As shown in FIG. 1, this optical switch system includes an
本実施の形態では、磁石5は、図1に示すように、X軸方向の−側がN極に+側がS極に着磁された板状の永久磁石であり、光スイッチアレー1の下側に配置され、光スイッチアレー1に対して磁力線5aで示す磁界を発生している。すなわち、磁石5は、光スイッチアレー1に対して、X軸方向に沿ってその+側へ向かう略均一な磁界を発生している。もっとも、磁界発生部として、磁石5に代えて、例えば、他の形状を有する永久磁石や、電磁石などを用いてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the
光スイッチアレー1は、図1に示すように、基板11と、基板11上に配置されたm×n個のミラー31とを備えている。m本の光入力用光ファイバ2は、基板11に対するY軸方向の一方の側からY軸方向に入射光を導くように、XY平面と平行な面内に配置されている。m本の光出力用光ファイバ3は、m本の光入力用光ファイバ2とそれぞれ対向するように基板11に対する他方の側に配置され、光スイッチアレー1のいずれのミラー31によっても反射されずにY軸方向に進行する光が入射するように、XY平面と平行な面内に配置されている。n本の光出力用光ファイバ4は、光スイッチアレー1のいずれかのミラー31により反射されてX軸方向に進行する光が入射するように、XY平面と平行な面内に配置されている。m×n個のミラー31は、m本の光入力用光ファイバ2の出射光路と光出力用光ファイバ4の入射光路との交差点に対してそれぞれ、後述するマイクロアクチュエータにより進出及び退出可能にZ軸方向に移動し得るように、2次元マトリクス状に基板11上に配置されている。なお、本例では、ミラー31の向きは、その法線がXY平面と平行な面内においてX軸と45゜をなすように設定されている。もっとも、その角度は適宜変更することも可能であり、ミラー31の角度を変更する場合には、その角度に応じて光出力用光ファイバ4の向きを設定すればよい。この光スイッチシステムの光路切替原理自体は、従来の2次元光スイッチの光路切替原理と同様である。
As shown in FIG. 1, the
図2は、図1中の光スイッチアレー1を模式的に示す概略平面図である。光スイッチアレー1は、基板11(図2では図示せず)と、該基板11上に2次元状に配置されたm×n個の可動板12と、各可動板12に搭載されたミラー31とを備えている。図1及び図2並びに後述する図では、説明を簡単にするため、9個の光スイッチを3行3列に配置しているが、光スイッチの数は何ら限定されるものではない。光スイッチアレー1のうちのミラー31以外の部分が、マイクロアクチュエータアレーを構成している。なお、図2において、後述する板ばね部12cには、ハッチングを付している。
FIG. 2 is a schematic plan view schematically showing the
次に、図1中の光スイッチアレー1の単位素子としての1つの光スイッチの構造について、図3乃至図7を参照して説明する。
Next, the structure of one optical switch as a unit element of the
図3は、図1中の光スイッチアレー1の単位素子としての1つの光スイッチを模式的に示す概略平面図である。図4は、図3中のA−A’線に沿った概略断面図である。ただし、図4は可動板12の断面のみを示している。図5は、図3中の可動板12を上から見たときのAl膜22のパターン形状を示す図である。理解を容易にするため、図5において、Al膜22の形成位置をハッチングで示している。図6及び図7はそれぞれ、図3及び図5中のB−B’線に沿った断面を+Y側から−Y軸方向に見た概略断面図である。ただし、図6及び図7には、−Y軸方向に見たミラー31も併せて示している。図6はミラー31が上側に保持されて光路に進出した状態、図7はミラー31が下側に保持されて光路から退出した状態を示している。なお、図6及び図7では、図面表記の便宜上、後述する凸部24の図示を省略してそれによる段差がないものとして示し、また、可動板12には後述する配線パターン42a及び固定電極41aによる形状転写に従った段差もないものであるとして示している。また、図6及び図7では、この光スイッチが2行2列に配置されたものとして、後述する配線パターン42aを表している。
FIG. 3 is a schematic plan view schematically showing one optical switch as a unit element of the
光スイッチアレー1の単位素子としての1つの光スイッチは、図2及び図3に示すように、シリコン基板やガラス基板等の基板11上に設けられ基板11と共に1つのマイクロアクチュエータを構成する可動部としての1つの可動板12と、可動板12に搭載された被駆動体である光学素子としてのミラー31とを有している。
As shown in FIGS. 2 and 3, one optical switch as a unit element of the
可動板12は、薄膜で構成され、図3乃至図7に示すように、可動板12の平面形状の全体に渡る下側の窒化ケイ素膜(SiN膜)21及び上側のSiN膜23と、これらの膜21,23の間において部分的に形成された中間のAl膜22とから構成されている。すなわち、可動板12は、下から順にSiN膜21,23を積層した2層膜からなる部分と、下から順にSiN膜21、Al膜22及びSiN膜23を積層した3層膜からなる部分とを、併有している。Al膜22のパターン形状は図5に示す通りであるが、これについては後述する。可動板12は、SiN膜21,23とAl膜22との熱膨張係数の差によって生じる内部応力、並びに、成膜時に生じた内部応力により、図6に示すように基板11に対して上向き(+Z方向)に湾曲するように、予め定められた膜厚及び成膜条件によって形成されている。
The
可動板12は、図3に示すように、XZ平面と平行な平面P(以下、「対称面P」という。)に対して、実質的に対称的な構造を有している。可動板12は、図3に示すように、ミラー31を搭載するための搭載部(すなわち、ミラー31用の支持基体)としての長方形状のミラー搭載板12aと、ミラー搭載板12aの端部に接続された2本の帯状の支持板12bとを含む。本実施の形態では、これらの2本の支持板12bが、互いに機械的に並列接続された2本の梁部となっている。支持板12bは、それぞれの端部に脚部12e及び脚部12fを有している。脚部12e及び12fはいずれも基板11に固定されており、可動板12は、各支持板12bにおける脚部12e及び12f付近の接続部12dを固定端として、図6に示すように、ミラー搭載板12a側が持ち上がるようになっている。このように、本実施の形態では、可動板12は、接続部12dを固定端とする片持ち梁構造を持つ可動部となっている。本実施の形態では、基板11及びこれに積層された後述する絶縁膜13,14,15等が、固定部を構成している。なお、厳密に言えば、支持板12bにおける接続部12dは、後述する凸部24により平面性が維持されるので、固定部を構成している。
As shown in FIG. 3, the
可動板12には、図3に示すように、可動板12のミラー31を搭載している部分を含む領域を取り囲むように、凸部24が設けられている。凸部24は、図4に示すように、可動板12を構成する複層膜を凸型にすることにより形成されている。このように凸部24を設けることにより、段差が生じるため、可動板12のうち、凸部24で囲まれた領域及び凸部24が設けられた領域(すなわち、可動板12における板ばね部12c以外の領域(接続部12dを含む))は、内部応力による湾曲が抑制され、平面性を維持することができる。このため、可動板12は、図6のように内部応力による湾曲によりミラー31を上側の位置に持ち上げた状態であっても、ミラー31を搭載している部分は平面であるため、搭載されているミラー31の形状を一定に保つことができる。
As shown in FIG. 3, the
このように、可動板12は、凸部24で囲まれた領域及び凸部24が設けられた領域は湾曲が抑制されるが、支持板12cの中間領域には、凸部24が設けられていない。これにより、凸部24が設けられていない支持板12cの中間領域が弾性部としての板ばね部12cとなり、板ばね部12cの湾曲によって、可動板12は、脚部12e,12f付近の接続部12dを固定端として、図6のように、ミラー搭載板12a側が持ち上がるようになっている。2本の支持板12bにおける板ばね部12cは、基板11に対して垂直な対称面Pに対して対称的に設けられている。なお、本発明では、2本の支持板12bに代えて、例えば、幅広に構成した1本の支持板12b、又は3本以上の支持板を、対称面Pに対して対称的に設けてもよい。1本の支持板12bを対称面Pに対して対称的に設ける場合には、その支持板12bを、その幅方向の中心線が対称面Pに含まれるように配置すればよい。
As described above, in the
ここで、可動板12のAl膜22の形状について、図5を参照して説明する。本実施の形態では、駆動力としてローレンツ力と静電力の両方を用いて可動板12を駆動するために、図5に示すような形状に、Al膜22をパターニングしている。
Here, the shape of the
Al膜22のうちパターン22aは、2つの脚部12fのうちの一方から、可動板12の外周の縁に沿って延びて可動板12の先端まで到達した後、可動板12の反対側の縁に沿って他方の脚部12fに達するパターンである。このパターン22aは、ローレンツ力により可動板12を駆動する際に、ローレンツ力を生じさせるための電流を流す配線として用いられる。パターン22aは、図6及び図7に示すように、+Y側の脚部12fにおいて基板11上の絶縁膜15のスルーホール及びSiN膜21のコンタクトホールを介してAl膜からなるローレンツ力用配線パターン42aに接続されるとともに、−Y側の脚部12fにおいて同様に別のローレンツ力用配線パターン(図6及び図7では図示せず、後述する図10及び図11参照。)と接続され、脚部12fを介してローレンツ力用配線パターンからローレンツ力用駆動信号としての電流が供給される。パターン22aのうち、可動板12の先端の一辺12gに沿ってY軸方向に延びた直線状の配線パターンが、磁界内に配置されて通電により駆動力としてのローレンツ力を生じる電流路(ローレンツ力用電流路)を構成している。パターン22aの他の部分は、直線状の配線パターンに電流を供給するためのローレンツ力用電流路の配線パターンとなっている。図1に示す磁石5によって、ローレンツ力用電流路がX軸方向の磁界内に置かれている。したがって、パターン22aに電流を供給すると、ローレンツ力用電流路に、その電流の向きに応じて、+Z方向又は−Z方向のローレンツ力が生ずる。
The
なお、図6及び図7に示すように、基板11上には、基板11側から順にシリコン酸化膜等の絶縁膜13,14,15が積層され、ローレンツ力用配線パターン42aは、絶縁膜14,15間に形成されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, insulating
また、Al膜22のうちパターン22bは、2つの脚部12eのそれぞれから、可動板12の内側の縁に沿って可動板12の先端側(+X側)まで延び、先端側に配置された長方形状のパターン22dに接続されている。パターン22dは、駆動力としての静電力を発生するための可動電極である。以下、パターン22dを可動電極22dと呼ぶ場合がある。パターン22dもAl膜22のうちのパターンである。パターン22bは、可動電極22dの配線パターンである。パターン22bは、脚部12eにおいて、絶縁膜15のスルーホール及びSiN膜21のコンタクトホールを介して可動電極用配線パターン42b(図6及び図7では図示せず、後述する図10及び図11参照。)に接続され、Al膜からなる固定電極41aとの間に電圧(静電力用電圧、静電力用駆動信号)が印加される。固定電極41aは、基板11上の絶縁膜13,14間に形成され、可動電極22dと対向する位置に配置されている。可動電極22dと固定電極35との間に電圧が印加されると、両者の間に駆動力としての静電力が生じ、この静電力により可動板12は基板11に引き寄せられる。
Further, the
本実施の形態では、可動電極22dと固定電極41aとの間の静電力用電圧及び前記ローレンツ力用電流路に流す電流を制御することで、ミラー31が上側(基板11と反対側)に保持された状態(図6)及びミラー31が下側(基板11側)に保持された状態(図7)にすることができる。本実施の形態では、後述するように、外部制御回路6aによってこのような制御が行われるようになっている。図6及び図7において、Kは、ミラー31の進出位置に対する入射光の光路の断面を示している。
In the present embodiment, the
図6に示すように、駆動力としての前記静電力及び駆動力としての前記ローレンツ力が印加されていない状態では、板ばね部12cの膜の応力(バネ力)によって+Z方向に湾曲した状態に復帰し、ミラー31が上側に保持される。これにより、ミラー31が光路Kに進出して、当該光路Kに入射した光を反射させる。この状態から、光路に入射した光をミラー31で反射させずにそのまま通過させる状態(図7)に切り替える場合には、例えば、まず、駆動力としての前記ローレンツ力を印加して、板ばね部12cの膜の応力(バネ力)に抗してミラー31を下方へ移動させ、ミラー31が基板11側に保持された後、駆動力としての前記静電力を印加してその保持を維持し、前記ローレンツ力の印加を停止させればよい。
As shown in FIG. 6, in a state where the electrostatic force as the driving force and the Lorentz force as the driving force are not applied, the film is curved in the + Z direction by the stress (spring force) of the film of the
以上の説明からわかるように、本実施の形態では、駆動力としての静電力を発生させる可動電極22d及び固定電極41a、及び、駆動力としてのローレンツ力を発生させる前記ローレンツ力用電流路が、信号に応じて、可動板12の板ばね部12cのバネ力に抗してミラー31の移動及び位置の保持を行う駆動力を可動板12に付与し得る駆動力付与手段を、構成している。
As can be seen from the above description, in the present embodiment, the
もっとも、本発明では、この駆動力付与手段は、例えば、可動電極22d及び固定電極41aと前記ローレンツ力用電流路のうちの一方のみで構成してもよい。駆動力付与手段を可動電極22d及び固定電極41aのみで構成する場合には、例えば、パターン22aを除去するかあるいは途中で断線させておけばよい。駆動力付与手段を前記ローレンツ力用電流路のみで構成する場合には、例えば、パターン22bを除去するかあるいは途中で断線させるか、あるいは、可動電極22dを除去すればよい。
However, in the present invention, the driving force applying means may be configured by only one of the
本実施の形態では、ミラー31は、前記特許文献2に開示されているミラーと同様に、Au、Ni又はその他の金属で構成され、可動板12のミラー搭載板12aの上面に直立して、単に固定されている。このミラー31は、例えば、前記特許文献2に開示されているように、ミラー31に対応する凹所をレジストに形成した後、電解メッキによりミラー31となるべきAu、Niその他の金属を成長させ、その後に前記レジストを除去することで、形成することができる。ミラー31をその支持基体となるミラー搭載板12aにより支持する支持構造は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献1に開示された支持構造を採用してもよい。その場合、これらの支持構造及びミラー31は、特許文献1に開示されている製造方法と同様の製造方法により製造することができる。
In the present embodiment, the
図8は、本実施の形態による光スイッチアレー1を示す電気回路図である。図3乃至図7に示す単一の光スイッチは、電気回路的には、1個のコンデンサ(固定電極41aと可動電極22dとがなすコンデンサに相当)と、1個のコイル(前記ローレンツ力用電流路(パターン22aのうち、可動板12の先端の一辺12gに沿ってY軸方向に延びた直線部分))に相当)と見なせる。図8では、m行n列の光スイッチのコンデンサ及びコイルをそれぞれCmn及びLmnと表記している。例えば、図2中の左上の(1行1列の)光スイッチのコンデンサ及びコイルをそれぞれC11,L11と表記している。本実施の形態では、各コンデンサの図8中の左側電極が固定電極41a、図8中の右側電極が可動電極22dとなっている。図8では、説明を簡単にするため、既に説明したように、9個の光スイッチを3行3列に配置している。もっとも、光スイッチの数は何ら限定されるものではなく、例えば100行100列の光スイッチを有する場合も、原理は同一である。また、光スイッチの数が同じであっても、行数と列数を同数にする必要はないし、マトリクス配置にする必要もない。例えば、光スイッチの数が9個の場合、1行9列の配置でもよいし、光スイッチの数が16個の場合、4行4列、1行16列及び2行8列のいずれの配置でもよい。
FIG. 8 is an electric circuit diagram showing the
本実施の形態では、先の説明からわかるように、光スイッチアレー1の全体において、可動板12に設けられた前記ローレンツ力用配線パターン22a、前記可動電極22d及び前記可動電極用配線パターン22bが、図9に示すように配置されることになる。そして、本実施の形態では、光スイッチアレー1において、図10及び図11に示すように、ローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bが基板11上に配置されることによって、図8に示す電気的な接続が実現されている。なお、可動板12の配線パターンと基板11上の配線パターンとは、両者が重なっている脚部12e,12fで接続されている。
In the present embodiment, as can be seen from the above description, in the entire
図9は、光スイッチアレー1の全体における可動板12上のローレンツ力用配線パターン22a、可動電極22d及び可動電極用配線パターン22bの配置を示す概略平面図である。図10は、光スイッチアレー1の全体における基板11上のローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bの配置を示す概略平面図である。図11は、図10中の一部(図10の2行2列目の可動板12との対向領域付近における基板11上のローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41b)を拡大した概略拡大平面図である。図10及び図11には、可動板12(板ばね部12c及び接続部12dを含む)の外形及び脚部12e,12fを、それぞれ破線で併せて示している。固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bは、基板11上の絶縁膜13,14(図6及び図7参照)間に形成されている。ローレンツ力用配線パターン42a及び可動電極用配線パターン42bは、基板11上の絶縁膜14,15(図6及び図7参照)間に形成されている。
FIG. 9 is a schematic plan view showing the arrangement of the Lorentz
本実施の形態による光スイッチアレー1には、図8に示すように、複数の端子CD1〜CD3からなる第1の端子群、複数の端子CU1〜CU3からなる第2の端子群、複数の端子L0〜L3からなる第3の端子群が設けられている。これらの端子CD1〜CD3,CU1〜CU3,L0〜L3は、図1中の外部制御回路6に接続するための外部接続用の端子である。図面には示していないが、端子CD1〜CD3,CU1〜CU3,L0〜L3は、例えば、対応する配線パターンの一部を電極パッドとすることにより構成することができる。
As shown in FIG. 8, the
また、図8では、第1の端子群の端子CD1〜CD3の数が光スイッチの行数と同じく3個とされ、第2の端子群の端子CU1〜CU3の数が光スイッチの列数と同じく3個とされている。 Further, in FIG. 8, the number of terminals CD1 to CD3 of the first terminal group is three as the number of rows of the optical switch, and the number of terminals CU1 to CU3 of the second terminal group is the number of columns of the optical switch. There are also three.
本実施の形態では、1行目のコンデンサC11,C12,C13の固定電極41aは、第1の端子群の端子CD1に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。2行目のコンデンサC21,C22,C23の固定電極41aは、第1の端子群の端子CD2に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。3行目のコンデンサC31,C32,C33の固定電極41aは、第1の端子群の端子CD3に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各行毎に、当該行のマイクロアクチュエータの固定電極41aが電気的に共通して接続されている。これらの電気的な接続は、図10及び図11に示すように、固定電極用配線パターン41bによって実現されている。
In the present embodiment, the fixed
また、1列目のコンデンサC11,C21,C31の可動電極22dは、第2の端子群の端子CU1に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。2列目のコンデンサC12,C22,C32の可動電極22dは、第2の端子群の端子CU2に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。3列目のコンデンサC13,C23,C33の可動電極22dは、第2の端子群の端子CU3に共通して電気的に接続され、その他の端子には電気的に接続されていない。このように、各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータの可動板12の可動電極22dが電気的に共通して接続されている。これらの電気的な接続は、図9、図10及び図11に示すように、可動電極22d、可動電極用配線パターン22b,42bによって実現されている。
The
また、図8では、1列目のコイルL11,L21,L31が直列に接続され、その一端が端子L1に他端が端子L0にそれぞれ接続されている。2列目のコイルL12,L22,L32が直列に接続され、その一端が端子L2に他端が端子L0にそれぞれ接続されている。3列目のコイルL13,L23,L33が直列に接続され、その一端が端子L3に他端が端子L0にそれぞれ接続されている。 In FIG. 8, the coils L11, L21, L31 in the first row are connected in series, one end of which is connected to the terminal L1 and the other end is connected to the terminal L0. The second row of coils L12, L22, and L32 are connected in series, with one end connected to the terminal L2 and the other end connected to the terminal L0. The third row of coils L13, L23, and L33 are connected in series, with one end connected to the terminal L3 and the other end connected to the terminal L0.
1列目のコイルL11,L21,L31は、端子L1,L0間に電流を流したときにこれらのコイルL11,L21,L31に発生するローレンツ力の向きが同一になるように、電流の向きをそろえて接続されている。この点は、2列目のコイルL12,L22,L32及び3列目のコイルL13,L23,L33についても、同様である。本実施の形態では、電流を端子L1,L2,L3から端子L0に向かう方向に流したときに(この方向の電流を正の電流とする。)、マイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路にローレンツ力が下向きに働くように設定されている。 The coils L11, L21, L31 in the first row have their current directions so that the directions of the Lorentz forces generated in these coils L11, L21, L31 are the same when a current is passed between the terminals L1, L0. Connected together. The same applies to the coils L12, L22, L32 in the second row and the coils L13, L23, L33 in the third row. In the present embodiment, when a current flows in the direction from the terminals L1, L2, L3 to the terminal L0 (the current in this direction is a positive current), the Lorentz force is applied to the current path for the Lorentz force of the microactuator. Is set to work downwards.
このように、図8に示す例では、各列毎に、当該列のマイクロアクチュエータのローレンツ力用電流経路が、通電された際に同じ向きのローレンツ力を生じるように、電気的に直列に接続されている。これらの電気的な接続は、図9、図10及び図11に示すように、ローレンツ力用配線パターン22a,42aによって実現されている。
Thus, in the example shown in FIG. 8, the current path for the Lorentz force of the microactuator in the row is electrically connected in series so that the Lorentz force in the same direction is generated when energized. Has been. These electrical connections are realized by Lorentz
なお、本実施の形態による光スイッチアレー1には、図8に示すように、アドレス回路や列選択スイッチや行選択スイッチ等は搭載されていない。
The
本実施の形態では、図1中の外部制御回路6は、前記端子CD1〜CD3,CU1〜CU3,L0〜L3に接続され、端子CD1〜CD3,CU1〜CU3の電位をそれぞれ独立して制御するとともに、端子L1〜L3に流れる電流をそれぞれ独立して制御することで、前記光スイッチアレー1の各光スイッチの光路切換状態を制御する。外部制御回路6は、光路切替状態指令信号に応答して当該光路切替状態指令信号が示す光路切換状態を実現するための制御信号を、各端子CD1〜CD3,CU1〜CU3に与える電位及び端子L1〜L3に流す電流として供給し、その光路切換状態を実現する。なお、外部制御回路6の具体的な回路構成自体は、以下に説明する動作例から明らかである。
In the present embodiment, the external control circuit 6 in FIG. 1 is connected to the terminals CD1 to CD3, CU1 to CU3, L0 to L3, and independently controls the potentials of the terminals CD1 to CD3, CU1 to CU3. At the same time, by independently controlling the currents flowing through the terminals L1 to L3, the optical path switching state of each optical switch of the
図13は、外部制御回路6が各端子CD1〜CD3,CU1〜CU3に与える電位、及び、各端子L1〜L3を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの一例を示すものである。図13に示す例では、外部制御回路6は、第1の端子群の端子CD1〜CD3には2つの電位Vh,Vm1のいずれかの電位を与え、第2の端子群の端子CU1〜CU3には2つの電位Vm2,VLのいずれかの電位を与える。ここで、電位Vh,Vm1,Vm2,VLは、Vh>Vm1≧Vm2>VLの関係を満たしている。各端子L1〜L3には、I1(下向きのローレンツ力が生ずる方向の電流),−I2(上向きのローレンツ力が生ずる方向の電流)のいずれかの電流が流されるか、あるいは、電流が流されない(電流ゼロ)。 FIG. 13 shows an example of a potential chart that the external control circuit 6 applies to the terminals CD1 to CD3 and CU1 to CU3 and a current chart that flows through the coils via the terminals L1 to L3. In the example shown in FIG. 13, the external control circuit 6 applies one of two potentials Vh and Vm1 to the terminals CD1 to CD3 of the first terminal group, and supplies the terminals CU1 to CU3 of the second terminal group. Gives one of two potentials Vm2 and VL. Here, the potentials Vh, Vm1, Vm2, and VL satisfy the relationship of Vh> Vm1 ≧ Vm2> VL. Either one of currents I1 (current in the direction in which the downward Lorentz force is generated) or -I2 (current in the direction in which the upward Lorentz force is generated) flows or no current flows in each of the terminals L1 to L3. (No current).
図13に示す例では、時刻t1以前は、各端子CD1〜CD3の電位がVhとされ、各端子CU1〜CU3の電位がVLとされ、端子L1〜L3には電流が流れておらず、9個の全てのアクチュエータがラッチ解除状態(可動板12が図6に示すように上側位置に位置する状態)になっているものとする。
In the example shown in FIG. 13, before time t1, the potentials of the terminals CD1 to CD3 are set to Vh, the potentials of the terminals CU1 to CU3 are set to VL, and no current flows through the terminals L1 to L3. It is assumed that all the actuators are in a latch release state (a state in which the
時刻t1から時刻t2の間に、端子L1,L2,L3に電流I1が流され、9個の全てのアクチュエータの可動板12が下方向(基板11側、すなわち、固定電極41aと可動電極22dの間隔が狭くなる方向)に動かされる。これにより、全てのアクチュエータの固定電極41aと可動電極22dの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、全てのアクチュエータの可動板12が図7に示すように下側位置にラッチ(保持)される。
Between time t1 and time t2, a current I1 is supplied to the terminals L1, L2, and L3, and the
時刻t3から時刻t4の間では、端子CD1の電位がVhからVm1に下げられ、端子CU1の電位がVLからVm2に上昇され、さらに、端子L1に電流−I2が流される。これにより、図8中のコンデンサC11の電極間電圧はVh−VLからVm1−Vm2に低下する。コンデンサC11の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサC11の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−I2によるローレンツ力は、固定電極41aと可動電極22dを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサC11の固定電極41aと可動電極22dが引き離される。
Between time t3 and time t4, the potential of the terminal CD1 is lowered from Vh to Vm1, the potential of the terminal CU1 is raised from VL to Vm2, and a current −I2 is supplied to the terminal L1. As a result, the voltage between the electrodes of the capacitor C11 in FIG. 8 decreases from Vh−VL to Vm1−Vm2. As the voltage between the electrodes of the capacitor C11 decreases, the electrostatic force between both electrodes of the capacitor C11 also decreases. On the other hand, the Lorentz force by the current −I2 acts in a direction to separate the fixed
また、時刻t3から時刻t4の間、コンデンサC12,C13の両電極間電圧はVm1−VLとなる。端子L2,L3には電流は流さないので、コンデンサC12,13に相当するマイクロアクチュエータのコイルL12,L13には、ローレンツ力が発生しない。よって、電圧差Vm1−VLによって発生する静電力がバネ力よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサC12,C13に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。 Further, between time t3 and time t4, the voltage between both electrodes of the capacitors C12 and C13 is Vm1-VL. Since no current flows through the terminals L2 and L3, no Lorentz force is generated in the coils L12 and L13 of the microactuator corresponding to the capacitors C12 and C13. Therefore, if the electrostatic force generated by the voltage difference Vm1−VL is set to be larger than the spring force, the latch of the microactuator corresponding to the capacitors C12 and C13 is maintained.
さらに、時刻t3から時刻t4の間、コンデンサC21、C31の両電極間電圧はVh−Vm2となる。端子L1には電流−I2が流れているので、コンデンサC21、C31に相当するマイクロアクチュエータのコイルL21,L31には、上向きのローレンツ力が発生する。よって、電圧Vh−Vm2によって発生する静電力がこのローレンツ力とバネ力の和よりも大きくなるように設定すれば、コンデンサC21,C31に相当するマイクロアクチュエータのラッチは維持される。 Furthermore, between time t3 and time t4, the voltage between both electrodes of the capacitors C21 and C31 is Vh−Vm2. Since the current -I2 flows through the terminal L1, an upward Lorentz force is generated in the coils L21 and L31 of the microactuator corresponding to the capacitors C21 and C31. Therefore, if the electrostatic force generated by the voltage Vh−Vm2 is set to be larger than the sum of the Lorentz force and the spring force, the latch of the microactuator corresponding to the capacitors C21 and C31 is maintained.
よって、時刻t3から時刻t4の間に、コンデンサC11に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除される。 Therefore, only the microactuator corresponding to the capacitor C11 is released from time t3 to time t4.
時刻t3から時刻t4の間と同様に、時刻t5からt6の間にコンデンサC22に相当するマイクロアクチュエータのみがラッチが解除され、時刻t7から時刻t8の間にC33の固定電極41aと可動電極22dのみがラッチが解除される。
Similarly to the time t3 to the time t4, only the microactuator corresponding to the capacitor C22 is released from the time t5 to the time t6, and only the fixed
ここまでで、コンデンサC11,C22,C33に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチの初期のミラー配置が終了した。 Thus far, the initial mirror arrangement of the optical switch has been completed, in which the latches of the microactuators corresponding to the capacitors C11, C22, and C33 are released and the latches of the other microactuators are maintained.
さらに、この初期配置から一部のミラー配置を変更する手順を説明する。 Further, a procedure for changing a part of the mirror arrangement from the initial arrangement will be described.
時刻t9から時刻t10の間に、端子L1に電流I1が流され、コンデンサC11に相当するマイクロアクチュエータの可動板12が下方向(基板121側、すなわち、固定電極41aと可動電極の間隔が狭くなる方向)に動かされる。これにより、コンデンサC11に相当するアクチュエータの固定電極41aと可動電極22dの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサC11に相当するアクチュエータの可動板12が下側位置にラッチされる。
Between time t9 and time t10, a current I1 flows through the terminal L1, and the
時刻t11から時刻t12の間に、端子L2に電流I1が流され、コンデンサ22に相当するアクチュエータの可動板12が下方向(基板121側、すなわち、固定電極41aと可動電極22dの間隔が狭くなる方向)に動かされる。これにより、コンデンサC22に相当するアクチュエータの固定電極41aと可動電極22dの間隔が狭くなり、両電極間の静電力がある一定値を越えると、その静電力によって、コンデンサC22に相当するアクチュエータの可動板12が下側位置にラッチされる。
Between time t11 and time t12, a current I1 flows through the terminal L2, and the
時刻t13から時刻t14の間では、端子CD2の電圧がVhからVm1に下げられ、端子CU1の電位がVLからVm2に上昇され、さらに、端子L1に電流−I2が流される。これにより、図8中のコンデンサC21の電極間電圧はVh−VLからVm1−Vm2に低下する。コンデンサ21の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサC21の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−I2によるローレンツ力は、固定電極と可動電極を引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサC21の固定電極と可動電極が引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻t1から時刻t2の間と同様に、ラッチが維持される。
Between time t13 and time t14, the voltage at the terminal CD2 is lowered from Vh to Vm1, the potential at the terminal CU1 is raised from VL to Vm2, and a current -I2 is allowed to flow through the terminal L1. As a result, the voltage between the electrodes of the capacitor C21 in FIG. 8 decreases from Vh−VL to Vm1−Vm2. As the voltage between the electrodes of the
時刻t15から時刻t16の間では、端子CD1の電圧がVhからVm1に下げられ、端子CU2の電位がVLからVm2に上昇され、さらに、端子L2に電流−I2が流される。これにより、図8中のコンデンサC12の電極間電圧はVh−VLからVm1−Vm2に低下する。コンデンサ12の電極間電圧の低下に伴い、コンデンサC12の両電極間の静電力も低下する。一方、電流−I2によるローレンツ力は、固定電極41aと可動電極22dを引き離す方向に働く。ここで、ローレンツ力とバネ力が引き離す方向で、静電力が引き合う方向の力であり、引き離す方向の力が引き合う方向の力よりも強くなるように設定するとラッチが解除され、コンデンサC12の固定電極41aと可動電極22dが引き離される。このとき、その他のコンデンサに相当するマイクロアクチュエータは、時刻t1から時刻t2の間と同様に、ラッチが維持される。
Between time t15 and time t16, the voltage at the terminal CD1 is lowered from Vh to Vm1, the potential at the terminal CU2 is raised from VL to Vm2, and a current -I2 is supplied to the terminal L2. As a result, the voltage between the electrodes of the capacitor C12 in FIG. 8 decreases from Vh-VL to Vm1-Vm2. As the voltage between the electrodes of the
以上で、コンデンサC21,C12,C33に相当するマイクロアクチュエータのラッチを解除し、その他のマイクロアクチュエータのラッチを維持しているという当該光スイッチのミラー配置の変更が終了した。 This completes the change in the mirror arrangement of the optical switch, in which the latches of the microactuators corresponding to the capacitors C21, C12, and C33 are released and the latches of the other microactuators are maintained.
以上の動作説明から、所望の光路切換状態を適切に実現することができることがわかる。なお、前述した各電圧値及び電流値は、前述した動作を実現することができるように、適宜定めればよい。 From the above operation explanation, it can be seen that a desired optical path switching state can be appropriately realized. The voltage values and current values described above may be determined as appropriate so that the above-described operation can be realized.
図13に示す例では、外部制御回路6が、各期間においてコンデンサの電極間電圧として直流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御しているが、代わりに、図14に示すように、各期間においてコンデンサの電極間電圧としてパルスによる交流電圧が印加されるように、固定電極及び可動電極の電位を制御してもよい。図14は、外部制御回路6が各端子CD1〜CD3,CU1〜CU3に与える電位、及び、各端子L1〜L3を経由して各コイルに流す電流のタイミングチャートの他の例を示すものであり、図13に対応している。 In the example shown in FIG. 13, the external control circuit 6 controls the potentials of the fixed electrode and the movable electrode so that a DC voltage is applied as the voltage between the electrodes of the capacitor in each period. As shown in FIG. 2, the potentials of the fixed electrode and the movable electrode may be controlled so that an alternating voltage by a pulse is applied as the voltage between the electrodes of the capacitor in each period. FIG. 14 shows another example of a timing chart of potentials that the external control circuit 6 applies to the terminals CD1 to CD3 and CU1 to CU3 and currents that flow through the coils via the terminals L1 to L3. This corresponds to FIG.
図14において、各時刻の各マイクロアクチュエータの可動電極22dの動きは、図13の場合と同じである。図14に示す例では、固定電極に印加する電位(端子CD1,CD2,CD3に印加する電位)は、それぞれ位相が同じでデューティーが50%のパルス波形であり、グランドレベルを中心に正負方向に振幅Vh’もしくはVmで対称に振れている。また、可動電極に印加する電位(端子CU1,CU2,CU3に印加する電位)は、それぞれ位相が同じだが端子CD1,CD2,CD3に印加する電位とは逆位相のパルスで、デューティーは50%でありグランドレベルを中心に正負方向に振幅Vh’もしくはVmで対称に振れている。コンデンサの電極間電圧は、可動電極の電位及び固定電極の電位が共に振幅Vh’の場合は2×Vh’、一方が振幅Vh’で他方が振幅Vmの場合はVm+Vh’、共に振幅Vmの場合は2×Vmとなる。図14に示す例においても、各振幅値等を適宜設定することで、図13に示すように電位を供給する場合と同じ動作を実現することができる。なお、各期間において各端子CD1〜CD3,CU1〜CU3に、時間的にパルス状に変化する電位に代えて時間的に正弦波状に変化する電位を与えてもよい。
In FIG. 14, the movement of the
ところで、図10及び図11に示す基板11側に形成された固定電極用配線パターン41b、ローレンツ力用配線パターン42a及び可動電極用配線パターン42bのうち、図15中に実線で示す部分と一致するパターンは、図8に示す電気的な接続を実現する上で必要のないダミー配線パターンとなっている。本実施の形態の特徴は、これらのダミー配線パターンを含む点にある。
Incidentally, among the fixed
比較例として、図10及び図11に示す固定電極用配線パターン41b、ローレンツ力用配線パターン42a及び可動電極用配線パターン42bから、ダミー配線パターン(図15中に実線で示す部分)を取り除いたものを、図16及び図17に示す。従来技術のように電気的な接続の観点のみに立って図8に示す電気的な接続を実現しようとすると、本実施の形態で採用されている図10及び図11に示す配線パターンに代えて、前記ダミー配線パターンを除去した図16及び図17に示す配線パターンが採用されることになる。
As a comparative example, a dummy wiring pattern (part indicated by a solid line in FIG. 15) is removed from the fixed
図16は、比較例による光スイッチアレーの全体における基板11上のローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bの配置を示す概略平面図であり、図10に対応している。図17は、図16中の一部(図16の2行2列目の可動板12との対向領域付近における基板11上のローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41b)を拡大した概略拡大平面図であり、図11に対応している。この比較例による光スイッチアレーが本実施の形態による光スイッチアレー1と異なる所は、前記ダミー配線パターンを含まない点と、それによる後述の形状転写の影響のみである。
FIG. 16 is a schematic plan view showing the arrangement of the Lorentz
本実施の形態では、図10及び図11に示すように、前記ダミー配線パターンを含むことによって、可動板12における接続部12dを除く領域(板ばね部12cの領域を含む)との対向領域において、可動板12毎に、配線パターン41b,42a,42bが当該可動板12に関する基板11とは垂直な対称面Pに対して対称的に形成されている。これに対して、前記比較例では、図16及び図17に示すように、前記ダミー配線パターンを含まないことによって、可動板12との対向領域において、配線パターン41b,42a,42bが対称面Pに対して非対称となっている。
In the present embodiment, as shown in FIGS. 10 and 11, by including the dummy wiring pattern, in a region facing the region (including the region of the
このような配線パターンの対称性・非対称性の影響について、図12及び図18を参照して本実施の形態及び前記比較例による光スイッチアレーの製造方法を説明しつつ、言及する。 The influence of the symmetry and asymmetry of the wiring pattern will be described while explaining the manufacturing method of the optical switch array according to the present embodiment and the comparative example with reference to FIGS.
図12は、本実施の形態による光スイッチアレー1の製造工程の途中の状態を模式的に示す概略断面図であり、図11中のC−C’線に沿った断面を展開して示す図である。図18は、前記比較例による光スイッチアレーの製造工程の途中の状態(図12に示す状態に対応する状態)を模式的に示す概略断面図であり、図17中のD−D’線に沿った断面を展開して示す図であり、図12に対応している。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view schematically showing an intermediate state of the manufacturing process of the
本実施の形態による光スイッチアレー1は、例えば、膜の形成及びパターニング、エッチング、犠牲層の形成・除去などの半導体製造技術を利用して、製造することができる。その具体例を図12を参照して簡単に説明する。
The
まず、基板11上に絶縁膜13を成膜する。次いで、絶縁膜13上にAl膜を成膜し、フォトリソエッチング法等によって、このAl膜を図10及び図11に示す固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bの形状にパターニングする。次に、この状態の基板上に絶縁膜14を成膜し、フォトリソエッチング法等によりこの絶縁膜14に脚部12e,12dのためのスルーホール等を形成する。その後、この状態の基板上にAl膜を成膜し、フォトリソエッチング法等によって、このAl膜を図10及び図11に示すローレンツ力用配線パターン42a及び可動電極用配線パターン42bの形状にパターニングする。
First, the insulating
次に、この状態の基板上に絶縁膜15を成膜し、この絶縁膜15に脚部12e,12dのためのスルーホール等を形成する。次いで、この状態の基板上に犠牲層としてのレジスト100を形成し、このレジスト100に脚部12e,12dのための開口を形成する。更に、このレジスト100上に、凸部24を形成するための犠牲層としてレジスト101を島状に形成する。その後、SiN膜21を形成し、フォトリソエッチング法等によって、SiN膜21を可動板12の形状にパターニングするとともにSiN膜21に脚部12e,12dにおけるコンタクトホールを形成する。図12は、この状態を示している。
Next, an insulating
次に、この状態の基板上にAl膜を成膜し、フォトリソエッチング法等によりこのAl膜を図9に示すローレンツ力用配線パターン22a、可動電極用配線パターン22b及び可動電極22dの形状にパターニングする。次いで、SiN膜23を成膜し、これをフォトリソエッチング法等により可動板12の形状にパターニングする。
Next, an Al film is formed on the substrate in this state, and this Al film is patterned into the shape of the Lorentz
その後、例えば、前記特許文献1に開示されている製造方法と同様に、この状態の基板上にミラー形成用のレジストを塗布し、ミラー31に対応する凹所をこのレジストに形成した後、電解メッキによりミラー31となるべきAu、Niその他の金属を成長させる。最後に、アッシング法等により、レジスト100,101及び前記ミラー形成用レジストを除去する。これより、本実施の形態による光スイッチアレー1が完成する。
Thereafter, for example, as in the manufacturing method disclosed in
前記比較例による光スイッチアレーも本実施の形態による光スイッチアレー1と同様に製造することができる。ただし、比較例の場合、絶縁膜13上に成膜したAl膜を図16及び図17に示す固定電極41a及び可動電極用配線パターン41bの形状にパターニングし、絶縁膜14上に成膜したAl膜を図16及び図17に示すローレンツ力用配線パターン42a及び固定電極用配線パターン42bの形状にパターニングする。
The optical switch array according to the comparative example can also be manufactured in the same manner as the
図12及び図18に示すように、配線パターン41b,42a,42bの厚さ(例えば、少なくともおよそ500nm)により当該配線パターン41b,42a,42bの縁がなす段差形状がほぼ同じ形状で順次それらの上に積層された各層に転写される。したがって、可動板12との対向領域に存在する配線パターン41b,42a,42bの段差形状がほぼ同じ形状で可動板12(図12及び図18では、可動板12のSiN膜21のみが示されている。)に転写される。
As shown in FIGS. 12 and 18, the steps formed by the edges of the
本実施の形態では、前述したように、前記ダミー配線パターンを含むことによって、可動板12における接続部12dを除く領域(板ばね部12cの領域を含む)との対向領域において、配線パターン41b,42a,42bが当該可動板12の対称面Pと交差する線に対して対称的に形成されている(図10及び図11参照)。
In the present embodiment, as described above, by including the dummy wiring pattern, in the region facing the region excluding the
本実施の形態では、このように、1つの可動板12の2つの板ばね部12cとの対向領域において配線パターン42a,42bが対称面Pに対して対称的に形成されていることから、2つの板ばね部12cには、対称面Pに対して対称的な段差形状が現れる。例えば、図12に示すように、箇所M1(一方の板ばね部12cの箇所)のSiN膜21及び箇所M1’(他方の板ばね部12cの箇所)のSiN膜21には、対称的な段差形状が現れている。よって、1つの可動板12の2つの板ばね部12cの弾性定数が同一となる。その結果、本実施の形態によれば、可動板12のX軸回りのねじれを低減することができ、可動板12の姿勢を対称面Pに対して対称的な姿勢(本実施の形態における所望の姿勢)を精度良く保つことが可能となる。したがって、本実施の形態によれば、ミラー31が光路に進出して光を反射する際に、ミラー31の角度を精度良く所望の角度にすることができ、反射光量のロスを低減することができる。
In the present embodiment, since the
また、本実施の形態では、可動板12のミラー搭載板12aとの対向領域等においても、配線パターン41b,42a,42bが対称面Pに対して対称的に形成されているので、ミラー搭載板12a等にも対称面Pに対して対称的な段差形状が現れる。例えば、図12に示すように、箇所M2,M3(ミラー搭載板12aの一方側の箇所)のSiN膜21及び箇所M2’,M3’(ミラー搭載板12aの他方側の箇所)のSiN膜21には、対称的な段差形状が現れている。可動板12のミラー搭載板12a等が完全な剛体であれば、ミラー搭載板12aに非対称な段差形状が現れても、可動板12のX軸回りのねじれが生ずることはない。しかしながら、凸部24により補強されているとは言え、ミラー搭載板12aも薄膜で構成されているのでわずかながらバネ性を持つことから、ミラー搭載板12aに非対称な段差形状が現れるとわずかながら可動板12のミラー搭載板12aがX軸回りにねじれる可能性がある。本実施の形態によれば、そのような可能性がなくなり、より好ましい。
Further, in the present embodiment, the
これに対し、前記比較例では、前述したように、前記ダミー配線パターンを含まないことによって、可動板12との対向領域において、配線パターン41b,42a,42bが対称面Pに対して非対称になっている(図16及び図17参照)。
In contrast, in the comparative example, as described above, by not including the dummy wiring pattern, the
したがって、前記比較例では、例えば、図18に示すように、箇所M1(一方の板ばね部12cの箇所)のSiN膜21には、段差形状が全く現れていないのに対し、箇所M1’(他方の板ばね部12cの箇所)のSiN膜21には、段差形状が現れている。よって、1つの可動板12の2つの板ばね部12cの弾性定数が異なってしまい、可動板12のX軸回りのねじれが大きくなり、可動板12の姿勢を対称面Pに対して対称的な姿勢を精度良く保つことができない。したがって、前記比較例によれば、ミラー31が光路に進出して光を反射する際に、ミラー31の角度を精度良く所望の角度にすることができず、反射光量のロスが大きくなる。
Therefore, in the comparative example, for example, as shown in FIG. 18, the step shape is not shown at all in the
また、前記比較例では、例えば、図18に示すように、箇所M2,M3’(ミラー搭載板12aの一方側の箇所)のSiN膜21には、段差形状が全く現れていないのに対し、箇所M2’,M3(ミラー搭載板12aの他方側の箇所)のSiN膜21には、段差形状が現れている。よって、可動板12のミラー搭載板12a等が完全な剛体でないことによっても、可動板12のミラー搭載板12aのねじれがわずかながら生ずる。
In the comparative example, for example, as shown in FIG. 18, the step shape is not shown at all in the
ところで、前記比較例のように、可動板12との対向領域において配線パターン41b,42a,42bが対称面Pに対して対称的に形成されていなくても、図18中のレジスト100を形成した後に、このレジスト100をCMP工程等の平坦化工程により平坦化すれば、可動板12のX軸回りのねじれを低減することができる。しかしながら、CMP工程等の平坦化工程によりレジスト100を平坦化しても、完全な平坦化は実際上困難であるため、やはり2つの板ばね部12cとの対向領域において非対称な段差形状が現れてしまい、本実施の形態ほど可動板12のX軸回りのねじれを低減することはできない。しかも、CMP工程等の平坦化工程を行うとすれば、その分工程数が増えてコストアップを免れない。
Incidentally, the resist 100 in FIG. 18 is formed even when the
[第2の実施の形態] [Second Embodiment]
図19は、本発明の第2の実施の形態による光スイッチアレーの全体における基板11上のローレンツ力用配線パターン42a、可動電極用配線パターン42b、固定電極41a及び固定電極用配線パターン41bの配置を示す概略平面図であり、図10に対応している。
FIG. 19 shows the arrangement of the Lorentz
本実施の形態が前記第1の実施の形態と異なる所は、配線パターン41b,42a,42bのうちのダミー配線パターンのみである。すなわち、前記第1の実施の形態では、図15中に実線で示すダミー配線パターンの代わりに、図19に示すようなダミー配線パターン(図19に示されかつ図16に示されていない配線パターン42a’,42b’)が採用されている点のみである。本実施の形態で採用されているダミー配線パターン42a’,42b’は、各可動板12について、当該可動板12の2つの板ばね部12cとの対向領域において対称面Pに対して対称的に配線パターン42a,42bが形成されるように、板ばね部12cとの対向領域付近のみに形成したものである。
The difference between the present embodiment and the first embodiment is only the dummy wiring pattern among the
本実施の形態によれば、可動板12のミラー搭載板12aとの対向領域等において配線パターン41b,42a,42b,42a’,42b’が対称面Pに対して対称的に形成されていないので、前記第1の実施の形態と比較するとミラー搭載板12aのX軸回りのねじれの低減効果は若干劣るものの、前記第1の実施の形態と同様に2つの板ばね部12cとの対向領域において対称面Pに対して対称的に配線パターン42a,42b,42a’,42b’が形成されているので、かなりのねじれ低減効果を得ることができる。
According to the present embodiment, the
[第3の実施の形態] [Third Embodiment]
図20は、本発明の第3の実施の形態による光スイッチアレーの製造工程の途中の状態を模式的に示す概略断面図であり、図12に対応している。 FIG. 20 is a schematic cross-sectional view schematically showing an intermediate state of the manufacturing process of the optical switch array according to the third embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
図21は、本実施の形態による光スイッチアレーで用いられている静電シールド層50を模式的に示す概略平面図である。
FIG. 21 is a schematic plan view schematically showing the
本実施の形態による光スイッチアレーが前記第1の実施の形態による光スイッチアレーと異なる所は、図20に示すように、配線パターン41b,42a,42bと可動板12の配線パターン22a,22bとの間にAl膜等からなる静電シールド50が位置するように、静電シールド層50が絶縁膜15上に形成され、更に静電シールド層50上にシリコン酸化膜等の絶縁膜51が形成されている点のみである。
The optical switch array according to the present embodiment differs from the optical switch array according to the first embodiment in that
本実施の形態では、静電シールド層50は、図21に示すように、開口50a,50e,50fの領域を除いて、可動板12が配置されている領域の全体を覆うように形成されている。開口50aは固定電極41aと対向する領域に形成され、開口50e,50fは脚部12e,12fの領域に形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 21, the
静電シールド層50が形成されていない場合、可動板12の配線パターン及び基板11側の配線パターンの配置によっては、それらに互いに異なる電位が印加された際に両者の間に意図しない静電力が作用し、しかも、対称面Pに対する一方の側で作用する静電力と他方の側で作用する静電力とがアンバランスになる場合がある。このような場合、このアンバランスな静電力によって、可動板12がX軸回りにねじれる可能性がある。
When the
本実施の形態によれば、静電シールド層50が形成されているので、たとえ、現状の配線パターンの配置を変形して、静電シールド層50がない場合にアンバランスな静電力が生じ得るような配線パターンの配置を採用しても、可動板12の配線パターン及び基板11側の配線パターンとの間に静電力が作用しなくなり、配線パターン間の静電力に起因する可動板12のX軸回りのねじれを防止することができる。また、本実施の形態によれば、前記第1の実施の形態と同様に、基板上に形成された配線パターンによる形状転写に起因する可動板12のX軸回りのねじれも低減することができる。
According to the present embodiment, since the
なお、静電シールド層50は、本実施の形態のように可動板12が配置されている領域のほぼ全体を覆う領域に形成するのではなく、前述したアンバランスな静電力が生じ得る領域のみに部分的に形成してもよい。
The
[第4の実施の形態] [Fourth Embodiment]
図22は、本発明の第4の実施の形態による光スイッチアレーの製造工程の途中の状態を模式的に示す概略断面図であり、図18に対応している。 FIG. 22 is a schematic sectional view schematically showing a state in the middle of the manufacturing process of the optical switch array according to the fourth embodiment of the present invention, and corresponds to FIG.
本実施の形態による光スイッチアレーは、前記第1の実施の形態による光スイッチアレーに対して静電シールド層50及び絶縁膜51を追加して前記第3の実施の形態による光スイッチアレーを得たのと同様に、前記比較例による光スイッチアレーに対して静電シールド層50及び絶縁膜51を追加したものである。
The optical switch array according to the present embodiment is obtained by adding the
本実施の形態によれば、前記第3の実施の形態と同様に、静電シールド層50が形成されているので、たとえ、現状の配線パターンの配置を変形して、静電シールド層50がない場合にアンバランスな静電力が生じ得るような配線パターンの配置を採用しても、可動板12の配線パターン及び基板11側の配線パターンとの間に静電力が作用しなくなり、配線パターン間の静電力に起因する可動板12のX軸回りのねじれを防止することができる。
According to the present embodiment, since the
ただし、本実施の形態によれば、前記比較例と同様に、基板上に形成された配線パターンによる形状転写に起因する可動板12のX軸回りのねじれは低減することができない。
However, according to the present embodiment, as in the comparative example, the twist about the X axis of the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
例えば、マイクロアクチュエータアレーに搭載される電気回路は、図8に示す回路に限定されるものではなく、各マイクロアクチュエータの固定電極及び可動電極並びにローレンツ力用電流路の両端をそれぞれ独立して外部接続用端子に接続した回路や、アドレス回路等を搭載した回路など、種々の回路構成を採用してもよい。 For example, the electric circuit mounted on the microactuator array is not limited to the circuit shown in FIG. 8, and both the fixed electrode and the movable electrode of each microactuator and both ends of the current path for Lorentz force are externally connected independently. Various circuit configurations such as a circuit connected to a terminal for use or a circuit equipped with an address circuit may be employed.
また、前述した各実施の形態は、本発明をマイクロアクチュエータアレーや光スイッチアレーに適用した例を挙げたが、本発明はアレー化したものに限定されるものではなく、単一のマイクロアクチュエータや単一の光スイッチにも適用することができる。 In each of the above-described embodiments, the present invention is applied to a microactuator array or an optical switch array. However, the present invention is not limited to an array, and a single microactuator or It can also be applied to a single optical switch.
さらに、前述した各実施の形態は、本発明を可動部が片持ち梁構造を持つタイプのマイクロアクチュエータに適用した例であったが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば、特許文献2に開示されているような可動部が両持ち構造を持つタイプのマイクロアクチュエータにも適用できる。
Further, each of the above-described embodiments is an example in which the present invention is applied to a microactuator of a type in which the movable portion has a cantilever structure, but the present invention is not limited to this, for example, The present invention can also be applied to a microactuator of a type in which the movable part as disclosed in
また、前述した各実施の形態は、本発明によるマイクロアクチュエータを光スイッチに適用した例であったが、本発明は、ミラー31に代えて、光の反射率の低い遮光膜や、偏光特性を有する偏光膜や、光波長フィルタ特性を有する光学薄膜などを搭載することにより、光減衰器、偏光器、波長選択器等の種々の光学装置に適用することができる。例えば、ミラー31はそのままシャッタとして用いることができるので、前記第1の実施の形態による光スイッチアレーで採用されている光スイッチは、そのまま可変光減衰器として用いることができる。この場合、前記静電力用電圧又はローレンツ力用電流の大きさを制御することで、ミラー31を光路の途中の所望の位置で停止させて、光路を通過する光を所望の量だけ減衰させることができる。この場合、静電力及びローレンツ力の一方のみを用いるように構成してもよい。なお、可変光減衰器の場合、ミラー31に代えて光の反射率の低いシャッタを用いてもよい。
In addition, each of the above-described embodiments is an example in which the microactuator according to the present invention is applied to an optical switch. However, the present invention replaces the
1 光スイッチアレー
11 基板
12 可動板
12a ミラー搭載板
12b 支持板(梁部)
12c 板ばね部(弾性部)
12d 接続部
12e,12f 脚部
22a ローレンツ力用配線パターン
22b 可動電極用配線パターン
22d 可動電極
41a 固定電極
41b 固定電極配線パターン
42a ローレンツ力用配線パターン
42b 可動電極用配線パターン
31 ミラー(被駆動体)
50 静電シールド層
DESCRIPTION OF
12c Leaf spring part (elastic part)
50 Electrostatic shield layer
Claims (9)
前記可動部は薄膜で構成され、
前記可動部は、前記基板の面に対して垂直な所定面に対して実質的に対称的に設けられた1つ以上の弾性部を含み、
膜パターンが、前記1つ以上の弾性部との対向領域において前記所定面に対して実質的に対称的に、前記基板上に形成されたことを特徴とするマイクロアクチュエータ。 A substrate and a movable part supported by the substrate and movable relative to the substrate;
The movable part is composed of a thin film,
The movable part includes one or more elastic parts provided substantially symmetrically with respect to a predetermined plane perpendicular to the surface of the substrate,
A microactuator, wherein a film pattern is formed on the substrate substantially symmetrically with respect to the predetermined surface in a region facing the one or more elastic portions.
前記第1の梁部は前記1つ以上の弾性部のうちの1つを含み、
前記第2の梁部は前記1つ以上の弾性部のうちの他の1つを含むことを特徴とする請求項1又は2記載のマイクロアクチュエータ。 The movable portion includes first and second beam portions mechanically connected in parallel to each other and symmetrically arranged with respect to the predetermined plane between the fixed end and the free end of the movable portion. ,
The first beam portion includes one of the one or more elastic portions,
3. The microactuator according to claim 1, wherein the second beam portion includes another one of the one or more elastic portions.
前記基板上に配線パターンが形成され、
前記可動部の前記配線パターンの少なくとも一部とこれに対向する前記基板上の前記配線パターンの少なくとも一部との間に、静電シールド層が形成されたことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロアクチュエータ。 The movable part has a wiring pattern;
A wiring pattern is formed on the substrate,
5. An electrostatic shield layer is formed between at least a part of the wiring pattern of the movable part and at least a part of the wiring pattern on the substrate opposite to the wiring pattern. The microactuator according to any one of the above.
前記可動部が配線パターンを有し、
前記可動部は、前記基板の面に対して垂直な所定面に対して実質的に対称的に設けられた1つ以上の弾性部を含み、
前記基板上に配線パターンが形成され、
前記可動部の前記配線パターンの少なくとも一部とこれに対向する前記基板上の前記配線パターンの少なくとも一部との間に、静電シールド層が形成され、
前記静電シールド層は、前記静電シールド層がない場合に、前記可動部の前記配線パターンの前記少なくとも一部と前記基板上の前記配線パターンの前記少なくとも一部との間に前記所定面に対してアンバランスな静電力が生じ得る領域に形成されたことを特徴とするマイクロアクチュエータ。 A substrate and a movable part supported by the substrate and movable relative to the substrate;
The movable part has a wiring pattern;
The movable part includes one or more elastic parts provided substantially symmetrically with respect to a predetermined plane perpendicular to the surface of the substrate,
A wiring pattern is formed on the substrate,
An electrostatic shield layer is formed between at least a part of the wiring pattern of the movable part and at least a part of the wiring pattern on the substrate opposite to the wiring pattern ,
The electrostatic shield layer is formed on the predetermined surface between the at least part of the wiring pattern of the movable part and the at least part of the wiring pattern on the substrate when the electrostatic shield layer is not provided. A microactuator formed in a region where an unbalanced electrostatic force can be generated .
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