JP4963864B2 - Electromagnetic actuator - Google Patents
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Description
本発明は、半導体基板を利用した電磁アクチュエータに関し、特に、駆動コイルの製造工程数を削減して製造コストを低減できる電磁アクチュエータに関する。 The present invention relates to an electromagnetic actuator using a semiconductor substrate, and more particularly to an electromagnetic actuator that can reduce the manufacturing cost by reducing the number of manufacturing steps of a drive coil.
従来、半導体基板を利用したプレーナ型の電磁アクチュエータとして、枠状の支持部と、可動部と、支持部の枠内に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、可動部に駆動コイルを設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部両対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段として例えば永久磁石を設けて構成したものがある。 Conventionally, as a planar electromagnetic actuator using a semiconductor substrate, a frame-shaped support portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion within the frame of the support portion are integrally formed on the semiconductor substrate. In addition, there is a configuration in which, for example, a permanent magnet is provided as a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil portions on both sides of the movable portion parallel to the axial direction of the torsion bar.
かかる電磁アクチュエータは、駆動回路から供給される電流により駆動コイルに発生する磁界と永久磁石による静磁界との相互作用によりトーションバーの軸方向と平行な可動部両対辺部に作用する電磁力で可動部を駆動する。そして、可動部に反射ミラーを設ければ、可動部を回動駆動することにより、反射ミラーに照射した光ビームを走査することができ、光走査用電磁アクチュエータとして光スイッチや光走査デバイス等に適用できる。(例えば、特許文献1参照)。 Such an electromagnetic actuator is movable by electromagnetic force acting on both sides of the movable part parallel to the axial direction of the torsion bar due to the interaction between the magnetic field generated in the drive coil by the current supplied from the drive circuit and the static magnetic field by the permanent magnet. Drive part. If the movable part is provided with a reflecting mirror, the light beam applied to the reflecting mirror can be scanned by rotating the movable part. As an optical actuator for optical scanning, an optical switch, an optical scanning device, etc. Applicable. (For example, refer to Patent Document 1).
この種の電磁アクチュエータは、例えば特許文献2に記載されているように半導体製造技術を用いて製造され、従来の製造工程の概略を図21に示し、簡単に説明する。
即ち、(a)工程で、半導体基板(シリコン基板)1上に1層目コイルパターン2Aと一方の電極端子領域を形成する。次いで、(b)工程で、コンタクト部形成部除いてコイルパターン2A上に絶縁膜3を形成する。これによりコンタクト部2aが形成される。(c)工程で、コンタクト部2aを介して1層目コイルパターン2Aと導通する2層目コイルパターン2Bと他方の電極端子領域を形成する。これにより、上述の駆動コイルが形成される。次いで、工程(d)で、2層目コイルパターン2B上と各電極端子領域の一部に保護膜4を形成する。これにより、駆動コイルをワイヤボンディングにより外部回路(図示せず)と電気的に接続するための一対の電極端子部5A,5Bが形成される。(e)工程で、枠状の支持部形成部、可動部形成部及びトーションバー形成部を除いた半導体基板部分をエッチングにより除去し、枠状の支持部6、可動部7及び一対のトーションバー8,8を形成し、チップ化する。光走査用電磁アクチュエータとする場合は、上記(e)のエッチング工程の後に、(f)工程として、可動部7上に反射ミラー9を形成する工程が追加され、その後チップ化すればよい。
That is, in the step (a), a first
ところで、この電磁アクチュエータにおいて、電磁駆動力を大きくするには可動部上のコイルのターン数を多くする必要がある。このため、従来では、コイル形成工程を複数回行い、コイルパターンを積層することにより、可動部上のコイルターン数を多くするようにしている。従って、従来の電磁アクチュエータでは、図21(a)〜(d)で示すように、コイル形成工程として、1層目コイル形成→層間絶縁膜形成→2層目コイル形成→保護膜形成の少なくとも4工程を要し、製造工程が多く製造コストがかかるという問題がある。 By the way, in this electromagnetic actuator, it is necessary to increase the number of turns of the coil on the movable part in order to increase the electromagnetic driving force. For this reason, conventionally, the number of coil turns on the movable portion is increased by performing the coil formation step a plurality of times and laminating the coil patterns. Therefore, in the conventional electromagnetic actuator, as shown in FIGS. 21A to 21D, at least 4 of the first layer coil formation → interlayer insulation film formation → second layer coil formation → protection film formation is performed as the coil formation process. There is a problem that a process is required and the manufacturing process is large and the manufacturing cost is high.
本発明は上記問題点に着目してなされたもので、コイル形成工程数が少なく製造コストの安価な電磁アクチュエータを提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to the above problems, and an object of the present invention is to provide an electromagnetic actuator with a small number of coil forming steps and a low manufacturing cost.
このため、請求項1の発明は、枠状の支持部と、可動部と、前記支持部の枠内に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを半導体基板で一体形成し、前記可動部に駆動コイルを備え、前記可動部の前記トーションバーと平行な両対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段を備え、前記駆動コイルの一対の電極端子を、前記支持部に設ける構成の電磁アクチュエータであって、前記駆動コイルを、前記一対の電極端子の一方からトーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出し、再度、前記トーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出して前記一対の電極端子の他方に接続するよう配線して、同じ層で、且つ、前記可動部上に複数ターン配線して前記一対の電極端子に接続する構成とすると共に、前記静磁界発生手段を、前記支持部の内側に配置するようにしたことを特徴とする。
For this reason, the invention of
かかる構成では、駆動コイルは、前記一対の電極端子の一方からトーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出し、再度、前記トーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出して前記一対の電極端子の他方に接続するよう配線することで、駆動コイルを1回のコイルパターン形成工程で、同じ層で、且つ、可動部上に複数ターン配線できるようになり、従来と同様に十分な駆動力を得ることができるようになる。そして、静磁界発生手段を支持部の内側に配置することで、電磁アクチュエータをより一層微細化した場合等における、支持部部分に配置した駆動コイルの発生する磁界の可動部回動動作に対する影響を低減できるようになる。 In such a configuration, the drive moving the coil, after wiring on a movable portion via the torsion bar from one of the pair of electrode terminals, the drawer to the support part side via the torsion bar, again, the torsion bar After wiring on the movable part via the torsion bar , the drive coil is connected to the other of the pair of electrode terminals through the torsion bar and connected to the other of the pair of electrode terminals. In the formation process, a plurality of turns can be wired on the same layer and on the movable part, and a sufficient driving force can be obtained as in the conventional case. And by arranging the static magnetic field generating means inside the support part, the influence of the magnetic field generated by the drive coil arranged in the support part part on the moving part rotating operation when the electromagnetic actuator is further miniaturized, etc. Can be reduced.
請求項2のように、前記駆動コイルと同じ層に、前記可動部の振幅検出用コイルを配線する構成とするとよい。
かかる構成では、駆動コイルと可動部の振幅検出用コイルを同時に形成できるようになる。
請求項3のように、前記可動部が、内側可動部と該内側可動部の外側に設けた枠状の外側可動部とからなり、前記外側可動部を前記支持部に外側トーションバーで回動可能に軸支し、前記内側可動部を前記外側可動部に外側トーションバーの軸方向に直交する内側トーションバーで回動可能に軸支する構成とするとよい。この場合、請求項4のように、前記駆動コイルが、前記内側可動部に複数ターン配線した内側駆動コイル部と、前記外側可動部に複数ターン配線した外側駆動コイル部とを備える構成とするとよい。
As claim 2, in the same layer as the driving coil, the amplitude detecting coil of the movable unit may be configured to interconnect.
With this configuration, the drive coil and the amplitude detection coil of the movable part can be formed simultaneously.
According to a third aspect of the present invention, the movable portion includes an inner movable portion and a frame-like outer movable portion provided outside the inner movable portion, and the outer movable portion is rotated by the outer torsion bar to the support portion. The inner movable portion may be pivotally supported by the inner movable portion so as to be rotatable by the inner torsion bar orthogonal to the axial direction of the outer torsion bar. In this case, as described in
かかる構成では、内側可動部と外側可動部を独立に回動駆動することが可能となり、2次元タイプの電磁アクチュエータとすることができるようになる。
請求項5のように、前記可動部に、反射ミラーを形成する構成とするとよい。
かかる構成では、電磁アクチュエータを光ビームの走査用アクチュエータとして適用できるようになる。
In such a configuration, the inner movable portion and the outer movable portion can be independently rotated, and a two-dimensional electromagnetic actuator can be obtained.
As in claim 5, the movable part, it may be configured to form a reflective mirror.
With such a configuration, the electromagnetic actuator can be applied as a light beam scanning actuator.
本発明の電磁アクチュエータによれば、駆動コイルの一部を支持部を利用して配線することにより、1回のコイルパターン形成工程で、可動部上に複数ターン形成できると共に、支持部の一対の電極端子に接続できる。これにより、コイルパターン形成工程を削減できると共にコイルパターンを積層する必要がなく層間絶縁膜形成工程も省略できる。従って、コイル形成工程数が少なく製造工程を簡素化でき、電磁アクチュエータの製造コストを大幅に削減できる。また、可動部上に複数ターン形成できるので、従来同様の駆動力を確保できると共に、支持部の電極端子に接続できるので、外部回路と接続するためのワイヤボンディング作業を従来同様に容易にできる。更に、静磁界発生手段を支持部の内側に配置することにより、電磁アクチュエータをより一層微細化した場合等における、支持部部分に配置した駆動コイルの発生する磁界の可動部回動動作に対する影響を低減できる。 According to the electromagnetic actuator of the present invention, it is possible to form a plurality of turns on the movable part in one coil pattern forming step by wiring a part of the drive coil using the support part, and a pair of support parts. Can be connected to electrode terminals. As a result, the coil pattern forming step can be reduced and the coil pattern need not be stacked, and the interlayer insulating film forming step can be omitted. Therefore, the number of coil forming processes is small, the manufacturing process can be simplified, and the manufacturing cost of the electromagnetic actuator can be greatly reduced. Further, since a plurality of turns can be formed on the movable portion, the same driving force as in the conventional case can be secured and the electrode terminal of the support portion can be connected, so that the wire bonding work for connecting to the external circuit can be facilitated as in the conventional case. Furthermore, by disposing the static magnetic field generating means inside the support portion, the influence of the magnetic field generated by the drive coil arranged in the support portion on the rotating operation of the movable portion when the electromagnetic actuator is further miniaturized, etc. Can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に、本発明に係る電磁アクチュエータの第1参考例の平面図を示す。
図1において、本参考例の電磁アクチュエータは、枠状の支持部11に、一対のトーションバー12A,12Bを介して可動部13が回動可能に軸支されている。これら支持部11、トーションバー12A,12B及び可動部13は、例えばシリコン基板等の半導体基板により一体的に形成される。可動部13には、周縁部に通電により磁界を発生する駆動コイル14が、複数ターン(本参考例では2ターン)配線されて支持部11に設けた一対の電極端子15A,15Bに接続される。支持部11のトーションバー12A,12Bの軸方向と平行な対辺部の外方には、トーションバー12A,12Bの軸方向と平行な可動部両対辺部の駆動コイル部分に静磁界を作用する一対の静磁界発生手段として永久磁石16,16が、互いに反対磁極が対向するようにして設けられている。尚、静磁界発生手段は電磁石でもよい。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a plan view of a first reference example of an electromagnetic actuator according to the present invention.
In FIG. 1, the electromagnetic actuator of this reference example is pivotally supported by a frame-
前記駆動コイル14は、支持部11に形成された一対の電極端子15A,15Bの一方の電極端子15Aから一方のトーションバー12Aを経由して可動部13上でその周縁部を略周回した後、トーションバー12Aを経由して支持部11側に引き出し、他方の電極端子15Bに沿って配線し、電極端子15A,15B間から再度、トーションバー12Aを経由して可動部13の1ターン目の内側を略周回した後、トーションバー12Aを経由して支持部11側に引き出して他方の電極端子15Bに接続するよう配線する。
After the
この第1参考例の電磁アクチュエータの製造工程は、従来と同様にシリコン基板を熱酸化した後、酸化膜上に例えばアルミニウム薄膜をスパッタリング等により形成する。そして、上述した配線形態のコイルパターンと一対の電極端子領域に相当する部分をポジ型レジストでマスクし、アルミニウム薄膜をエッチングした後、ポジ型レジストを除去する。これにより、同じ層内に駆動コイル14、一対の電極端子15A,15Bが形成される。そして、駆動コイル14及び一対の電極端子15A,15Bに保護膜4(図21参照)を形成した後、シリコン基板の、支持部形成部、可動部形成部及びトーションバー形成部を除いた部分をエッチングにより除去する。これにより、支持部11、一対のトーションバー12A,12B及び可動部13が形成される。
In the manufacturing process of the electromagnetic actuator of the first reference example , a silicon substrate is thermally oxidized as in the conventional case, and then, for example, an aluminum thin film is formed on the oxide film by sputtering or the like. Then, the portion corresponding to the coil pattern of the wiring form and the pair of electrode terminal regions is masked with a positive resist, the aluminum thin film is etched, and then the positive resist is removed. Thereby, the
尚、駆動コイル14、一対の電極端子15A,15Bを、金のような腐食対策が不要な材料で形成する場合は、保護膜形成工程は省略できる。また、光走査用電磁アクチュエータの場合は、シリコン基板をエッチングする支持部11、一対のトーションバー12A,12B及び可動部13の形成工程の後に、反射ミラーを形成する工程が追加される。
かかる電磁アクチュエータによれば、駆動コイル14の一部を支持部11に引き回して配線するコイルパターンとしたので、従来のように可動部13に駆動コイルを複数ターン形成し且つ支持部の電極端子に接続するようにするためにコイルパターンを積層する必要がない。これにより、可動部13上に複数ターン有すると共に支持部11に配置した一対の電極端子15A,15Bに接続できる駆動コイル14を、1回のコイル形成工程で形成することができコイルパターン形成工程を削減できると共に、1層目コイルと2層目コイルを絶縁するための層間絶縁膜形成工程も省略できる。従って、コイル形成工程数が少なく製造工程を簡素化でき、電磁アクチュエータの製造コストを大幅に削減できる。また、可動部13上に複数ターン形成できるので、従来と同様の駆動力を確保できる。しかも、一対の電極端子15A,15Bを、固定部である支持部11に配置することができるので、駆動コイル14を外部回路に接続するためのワイヤボンディングが従来と同様に容易にできる。
When the
According to such an electromagnetic actuator, since a part of the
この電磁アクチュエータの動作は、従来と同様で、外部駆動回路から可動部13上の駆動コイル14に電流を供給すると磁界が発生し、この磁界と永久磁石16,16による静磁界との相互作用によりローレンツ力が発生し、トーションバー12A,12Bの軸方向と平行な可動部両対辺部に互いに逆方向の電磁力が発生し、トーションバー12A,12Bを軸中心として可動部13が回動する。この回動動作に伴ってトーションバー12A,12Bが捩じられトーションバー12A,12Bにばね力が発生し、このトーションバー12A,12Bのばね力と発生した電磁力とが釣合う位置まで可動部13は回動する。
The operation of this electromagnetic actuator is the same as in the prior art. When a current is supplied from the external drive circuit to the
駆動コイル14に直流電流を流せば電流量に応じた回動位置で可動部13は停止するので、電流量に応じて可動部13の回動角度を制御できる。駆動コイル14に正弦波等の交流電流を流せば可動部13を揺動できる。可動部13に反射ミラーを設ければ、光走査用電磁アクチュエータとして反射ミラーにより光ビームを偏向走査することができ、駆動コイル14に供給する交流電流の周波数を可動部13の揺動運動の共振周波数に設定すれば、一定周期で連続走査可能な光走査デバイスが実現できる。
If a direct current is passed through the
図2及び図3は、駆動コイル14の異なった配線パターン例をそれぞれ示したものである。尚、図2及び図3では、一対の永久磁石16,16については図示を省略してある。
図2の駆動コイル14の配線パターンは、支持部11の一方の電極端子15Aから一方のトーションバー12Aを経由して可動部13周縁部を略半周した後、他方のトーションバー12Bを経由して支持部11側に引き出す。更に、支持部11を略半周した後、電極端子15A回りに配線し、同様のルートでトーションバー12A、可動部13、トーションバー12Bを経由して再度支持部11に引き出す。その後、支持部11を略周回し、前述とは逆にトーションバー12B側から可動部13の配線していない側の周縁部に沿って略半周しトーションバー12Aから支持部11に引き出す。更に、電極端子15Bに沿って配線し支持部11を略半周した後、同様のルートでトーションバー12B、可動部13、トーションバー12Aを経由して支持部11に引き出した後、他方の電極端子15Bに接続するよう配線する。
2 and 3 show different wiring pattern examples of the
The wiring pattern of the
図3の駆動コイル14の配線パターンは、支持部11の一方の電極端子15Aからトーションバー12Aを経由して可動部13の周縁部を略半周した後、他方のトーションバー12Bを経由して支持部11側に引き出す。更に、支持部11を略半周した後、電極端子15A,15B間からトーションバー12Aを経由して可動部13の周縁部を略周回した後、トーションバー12Aを経由して支持部11に引き出す。その後、電極端子15B回りに支持部11を略半周して、トーションバー12B側から可動部13の周縁部を略半周してトーションバー12Aから支持部11に引き出した後、他方の電極端子15Bに接続するよう配線する。
The wiring pattern of the
図2及び図3の場合も、駆動コイル14は同じ層で且つ可動部13上に複数ターン(図では2ターン)配線でき、支持部11に配置した一対の電極端子15A,15Bを介してワイヤボンディングにより外部回路と接続可能な構成である。
図4は、図1の電磁アクチュエータに振幅検出用コイルを設けた本発明の第2参考例の平面図を示す。
2 and 3, the
FIG. 4 is a plan view of a second reference example of the present invention in which the electromagnetic actuator of FIG. 1 is provided with an amplitude detection coil.
図4において、振幅検出用コイル17は、可動部13周縁部の駆動コイル内側に複数ターン(図では2ターン)配線されて支持部11に設けた一対の電極端子18A,18Bに接続される。
振幅検出用コイル17は、駆動コイル14と同時形成されて同じ層に配線されている。その配線パターンは、駆動コイル14と同様に、支持部11に形成された電極端子18Aからトーションバー12Aを経由して可動部13上でその周縁部を略周回した後、トーションバー12Aを経由して支持部11側に引き出し、他方の電極端子18Bに沿って配線し、再度、前記トーションバー12Aを経由して可動部13の1ターン目の内側を略周回した後、トーションバー12Aを経由して支持部11側に引き出して他方の電極端子18Bに接続するよう配線する。
In FIG. 4, the
The
この振幅検出用コイル17及び一対の電極端子18A,18Bは、駆動コイル14のコイルパターン形成工程で、駆動コイルのパターニングと同時にパターニングして形成することができる。従って、本参考例は、第1参考例と同じ製造工程数で製造できる。
振幅検出用コイル17では、静磁界中を可動部13が揺動すると、その揺動動作に伴って振幅検出用コイル17に誘導起電圧が発生し、この誘導起電圧を検出することにより、可動部13の揺動角度が検出できる。
The
In the
図5は図2の電磁アクチュエータに、図6は図3の電磁アクチュエータに、それぞれ図4と同様の配線パターンで振幅用検出コイル17を配線した例である。
尚、図4〜図6において、図1に示した一対の永久磁石16,16は図示を省略してある。
ところで、この種の電磁アクチュエータでは、支持部11に駆動コイル14の一部を引き回すことになり、この部分の駆動コイル14に発生する磁界による可動部13の回動動作に対する影響が考えられるが、空気中では透磁率が低いのでその影響は無視できる。しかし、電磁アクチュエータのより一層の微細化により支持部11部分の駆動コイル14に発生する磁界を無視できなくなる。このため、本発明は、静磁界発生手段としての例えば一対の永久磁石16,16を、支持部11の内側に配置するようにする。
5 is an example in which the
4 to 6, the pair of
By the way, in this type of electromagnetic actuator, a part of the
図7は、本発明の電磁アクチュエータの第1実施形態の構成を示し、永久磁石16,16を支持部11の内側に配置する構成である。尚、図の簡略化のために駆動コイルは図示を省略してあるが、図1〜図3のいずれかの配線パターンで駆動コイルが配線されていることは言うまでもない。
図8及び図9は、本発明の別の構成例であり、可動部13に反射ミラー19を設けた光走査用電磁アクチュエータの場合であって、可動部13が駆動コイルを配線した周縁部と中央の反射ミラー19部分とを分離する構造の場合に、永久磁石16,16を、可動部13の駆動コイル14を配線した周縁部を挟み込むようにして配置する構成である。
FIG. 7 shows a configuration of the first embodiment of the electromagnetic actuator of the present invention, in which the
8 and 9 show another configuration example of the present invention, which is a case of an optical scanning electromagnetic actuator in which a
図10及び図11は、支持部分の駆動コイル14に発生する磁界による可動部13の回動動作に対する影響を低減する参考例であり、トーションバー12A,12Bの軸方向と平行な支持部11部分を、トーションバー12A,12Bの軸方向と平行な可動部対辺部に対して角度を設けて形成し、支持部11の駆動コイル部分が可動部13の駆動コイル部分と平行にならないようにして、可動部13の回動動作に影響を与える可能性の磁界成分を小さくしたものである。
また、本発明の別の構成例として、図11の電磁アクチュエータにおいて、図中、破線で示すように支持部11の内側に永久磁石16,16を配置する構成が考えられる。
10 and 11 are reference examples for reducing the influence of the magnetic field generated in the
As another configuration example of the present invention, in the electromagnetic actuator of FIG. 11, a configuration in which the
図12は、第3参考例である2次元タイプの電磁アクチュエータの平面図を示す。
図12において、本参考例の電磁アクチュエータは、枠状の支持部21に、一対の外側トーションバー22A,22Bを介して枠状の外側可動部23Aが回動可能に軸支されている。外側可動部23Aには、外側トーションバー22A,22Bの軸方向に直交する一対の内側トーションバー24A,24Bを介して平板状の内側可動部23Bが回動可能に軸支されている。これら支持部21、外側及び内側のトーションバー22A,22B、24A,24B及び外側及び内側の可動部23A,23Bは、シリコン基板等の半導体基板で一体的に形成される。外側可動部23Aと内側可動部23Bには、通電により磁界を発生する駆動コイル25が複数ターン(図では2ターン)ずつ配線され、支持部21に設けた一対の電極端子26A,26Bに接続される。支持部21の外方には、外側トーションバー22A,22Bの軸方向と平行に一対の永久磁石27A,27Aが、内側トーションバー24A,24Bの軸方向と平行に一対の永久磁石27B,27Bが、それぞれ互いに反対磁極が対向するようにして設けられている。これらは、外側可動部両対辺部の駆動コイル部分と内側可動部両対辺部の駆動コイル部分とに、それぞれ静磁界を作用する。
FIG. 12 is a plan view of a two-dimensional type electromagnetic actuator which is a third reference example .
In FIG. 12, in the electromagnetic actuator of this reference example , a frame-shaped outer
前記駆動コイル25は、支持部21に形成された電極端子26Aから外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aを略1/4周して内側トーションバー24Aを経由して内側可動部23Bに配線する。更に、内側可動部23Bを略周回した後、内側トーションバー24Aを経由して外側可動部23Aに引き出し、外側可動部23Aを略3/4周した後、外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出す。更に、他方の電極端子26Bに沿って配線し、電極端子26A,26B間から再度、外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aに配線した後は、前述と同様の経路(外側可動部23A1/4周→内側トーションバー24A→内側可動部23B周回→内側トーションバー24A→外側可動部23A3/4周→外側トーションバー22A→支持部21)で配線して電極端子26Bに接続するよう配線する。ここで、外側可動部23Aに複数ターン形成された駆動コイル25が外側駆動コイル部を構成し、内側可動部23Bに複数ターン形成された駆動コイル25が内側駆動コイル部を構成する。
The
この第3参考例の電磁アクチュエータの製造工程は、図1の第1参考例とはコイルパターンとシリコン基板のエッチング形状が異なるだけであり、第1参考例と同じ製造工程数で形成でき、1回のコイル形成工程で駆動コイル25を形成できる。
かかる構成の2次元タイプの電磁アクチュエータによれば、図1〜図3の電磁アクチュエータと同様に、それぞれ複数ターンの外側駆動コイル部と内側駆動コイル部を有すると共に支持部21の一対の電極端子26A,26Bに接続する駆動コイル25を、1回のコイル形成工程で形成することができるので、コイル形成工程数が少なく製造工程を簡素化でき、電磁アクチュエータの製造コストを大幅に削減できる。
The manufacturing process of the electromagnetic actuator of the third reference example is different from the first reference example of FIG. 1 only in the coil pattern and the etching shape of the silicon substrate, and can be formed with the same number of manufacturing processes as the first reference example. The
According to the two-dimensional type electromagnetic actuator having such a configuration, similarly to the electromagnetic actuators of FIGS. 1 to 3, each of the pair of electrode terminals 26 </ b> A of the
この電磁アクチュエータは、駆動コイル25に、外側可動部23Aと内側可動部23Bのそれぞれの共振周波数を重畳させた信号を入力することで、外側可動部23Aと内側可動部23Bを回動駆動することができる。
図13及び図14は、図12と異なる駆動コイル14の配線パターン例をそれぞれ示したものである。尚、図13及び図14では、永久磁石27A,27Aと27B,27Bについては図示を省略してある。
This electromagnetic actuator rotates and drives the outer
13 and 14 show examples of wiring patterns of the
図13の駆動コイル25の配線パターンは、支持部21の電極端子26Aから外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aを略1/4周して内側トーションバー24Aを経由して内側可動部23Bに配線する。更に、内側可動部23Bを略周回した後、内側トーションバー24Aを経由して外側可動部23Aに引き出し、略1/4周した後、外側トーションバー22Bを経由して支持部21に引き出す。更に、支持部21を略半周して電極端子26Aに沿って配線した後、電極端子26A,26B間から再度、外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aに配線する。その後、前述と同様の経路(外側可動部23A1/4周→内側トーションバー24A→内側可動部23B周回→内側トーションバー24A→外側可動部23A1/4周→外側トーションバー22B)で支持部21に引き出す。更に、支持部21を略周回した後、外側トーションバー22B→外側可動部23A半周→外側トーションバー22A→支持部21の順で配線する。更に、支持部21を半周した後、前述と同様の経路(外側トーションバー22B→外側可動部23A半周→外側トーションバー22A→支持部21)で支持部21に引き出し、他方の電極端子26Bに接続する。
The wiring pattern of the
図14の駆動コイル25の配線パターンは、電極端子26Aから外側トーションバー22A→外側可動部23A1/4周→内側トーションバー24A→内側可動部23B周回→内側トーションバー24A→外側可動部23A1/4周→外側トーションバー22B→支持部21半周→外側トーションバー22A→外側可動部23A1/4周→内側トーションバー24A→内側可動部23B周回→内側トーションバー24Aの順で配線し、外側可動部23Aに引き出すまでは図13と同様である。その後は、外側可動部23Aを略3/4周し、外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出し、支持部21を略半周した後、外側トーションバー22Bを経由し、外側可動部23Aを略半周して外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出し、他方の電極端子26Bに接続する。
図15は、図12の電磁アクチュエータに振幅検出用コイルを設けた本発明の第4参考例の平面図を示す。
The wiring pattern of the
FIG. 15 is a plan view of a fourth reference example of the present invention in which an amplitude detection coil is provided in the electromagnetic actuator of FIG.
図15において、振幅検出用コイル28は、外側可動部23Aの駆動コイル内側及び内側可動部23Bの駆動コイル外側に複数ターン(図では2ターン)ずつ配線されて支持部21に設けた一対の電極端子29A,29Bに接続される。
振幅検出用コイル28は、駆動コイル25と同時形成されて同じ層に配線されている。その配線パターンは、一方の電極端子29Aから外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aを略1/4周して内側トーションバー24Aを経由して内側可動部23Bに配線する。内側可動部23Bを略周回した後、内側トーションバー24Aを経由して外側可動部23Aに引き出し、略3/4周した後、外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出す。更に、他方の電極端子29Bに沿って配線し、両電極端子29A,29Bの間から、再度、トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aに配線した後は、前述と同様の経路(外側可動部23A1/4周→内側トーションバー24A→内側可動部23B周回→内側トーションバー24A→外側可動部23A3/4周→外側トーションバー22A→支持部21)で配線して他方の電極端子29Bに接続するよう配線する。
In FIG. 15, the
The
図16は図13の電磁アクチュエータに、図17は図14の電磁アクチュエータに、それぞれ図15と同様の配線パターンで振幅用検出コイル28を配線した例である。
尚、図15〜図17において、図12に示した一対の永久磁石27A,27Aと27B,27Bは図示を省略してある。
図15〜図17の電磁アクチュエータの構成によれば、駆動コイル25と振幅検出用コイル28のどちらも、外側可動部23Aと内側可動部23Bに複数ターンずつ形成されているので、駆動コイル25を振幅検出用コイルとし、振幅検出用コイル28を駆動コイルとすることもできる。また、これら電磁アクチュエータの場合も、振幅検出用コイル28及び一対の電極端子29A,29Bは、駆動コイル25のコイルパターン形成工程で、駆動コイルと同時にパターニングして形成できる。
16 is an example in which the
15 to 17, the pair of
According to the configuration of the electromagnetic actuator shown in FIGS. 15 to 17, both the
図18は、2次元タイプの電磁アクチュエータにおいて外側駆動コイルと内側駆動コイルを独立に形成し、外側可動部と内側可動部を独立して駆動できる構成の平面図を示す。
図18において、31は外側駆動コイルで、外側可動部23Aに複数ターン(図では2ターン)配線され、支持部21に設けた一対の電極端子32A,32Bに接続される。33は内側駆動コイルで、内側可動部23Bに複数ターン(図では2ターン)配線され、支持部21に設けた一対の電極端子34A,34Bに接続される。
FIG. 18 is a plan view showing a configuration in which an outer drive coil and an inner drive coil are independently formed in a two-dimensional type electromagnetic actuator, and the outer movable portion and the inner movable portion can be driven independently.
In FIG. 18,
外側駆動コイル31は、支持部21に形成された一方の電極端子32Aから外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aを略周回した後、前記外側トーションバー22Aを経由して支持部21側に引き出し、他方の電極端子32Bに沿って配線し、電極端子32Aと電極端子34Aとの間を配線し、再度、外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aの1ターン目の内側を略周回した後、外側トーションバー22Aを経由して支持部21側に引き出して他方の電極端子32Bに接続する。
The
内側駆動コイル33の配線パターンは、図15で説明した振幅検出用コイル28の配線パターンと同じである。
図19及び図20は、それぞれ図18の外側駆動コイル31の配線パターンと異なる配線パターン例を示したものである。尚、内側駆動コイル33の配線パターンは、図18と同じである。
The wiring pattern of the
19 and 20 show examples of wiring patterns different from the wiring pattern of the
図19の外側駆動コイル31の配線パターンは、電極端子32Aから一方の外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aの内側駆動コイル外側を略半周した後、他方の外側トーションバー22Bを経由して支持部21側に引き出す。更に、支持部21を略半周した後、電極端子32Aと34Aの間を配線し、同様のルートで外側トーションバー22A、外側可動部23A、外側トーションバー22Bを経由して再度支持部21に引き出す。その後、支持部21を略周回し、前述とは逆に外側トーションバー22Bから外側可動部23Aを略半周して外側トーションバー22Aから支持部21に引き出す。更に、電極端子34Bと32Bの間を配線し支持部21を半周した後、同様のルートで外側トーションバー22B、外側可動部23A、外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出した後、電極端子32Bに接続するよう配線する。
In the wiring pattern of the
図20の外側駆動コイル31の配線パターンは、電極端子32Aから外側トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aの内側駆動コイル外側を略半周した後、外側トーションバー22Bを経由して支持部21側に引き出す。更に、支持部21を半周した後、電極端子32Aと34Aの間を配線し、トーションバー22Aを経由して外側可動部23Aの周縁部を略周回した後、外側トーションバー22Aを経由して支持部21に引き出す。その後、電極端子34Bと32Bの間を配線し支持部21を半周して、トーションバー22B側から外側可動部23Aを略半周して外側トーションバー22Aから支持部21に引き出した後、電極端子32Bに接続するよう配線する。
The
図18〜図20の構成の電磁アクチュエータでは、外側駆動コイル31と内側駆動コイル33にそれぞれ独立に駆動電流を流すことができるので、外側可動部23Aと内側可動部23Bを互いに独立に回動駆動できる。
そして、2次元タイプの電磁アクチュエータの場合も、可動部分を支持する支持部部分に駆動コイルが配線されるので、電磁アクチュエータのより一層の微細化等により支持部部分の駆動コイルに発生する磁界を無視できなくなる場合を考慮して、図示しないが永久磁石等の静磁界発生手段を支持部の内側に配置するようにする。
In the electromagnetic actuator having the configuration shown in FIGS. 18 to 20, since the drive current can flow independently through the
Also in the case of a two-dimensional type electromagnetic actuator, since the drive coil is wired to the support portion that supports the movable part, the magnetic field generated in the drive coil of the support portion due to the further miniaturization of the electromagnetic actuator is generated. In consideration of the case where it cannot be ignored, a static magnetic field generating means such as a permanent magnet is arranged inside the support portion although not shown.
11,21 支持部
12A,12B,22A,22B,24A,24B トーションバー
13,23A,23B 可動部
14,25,31,33 駆動コイル
15A,15B,26A,26B,32A,32B,34A,34B 電極端子(駆動コイル用)
18A,18B,29A,29B 電極端子(振幅検出用コイル用)
16,27A,27B 永久磁石(静磁界発生手段)
11, 21
18A, 18B, 29A, 29B Electrode terminal (for amplitude detection coil)
16, 27A, 27B Permanent magnet (static magnetic field generating means)
Claims (5)
前記駆動コイルを、前記一対の電極端子の一方からトーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出し、再度、前記トーションバーを経由して可動部上に配線した後、前記トーションバーを経由して前記支持部側に引き出して前記一対の電極端子の他方に接続するよう配線して、同じ層で、且つ、前記可動部上に複数ターン配線して前記一対の電極端子に接続する構成とすると共に、前記静磁界発生手段を、前記支持部の内側に配置するようにしたことを特徴とする電磁アクチュエータ。 A frame-shaped support portion, a movable portion, and a torsion bar that pivotally supports the movable portion in a swingable manner in a frame of the support portion are integrally formed with a semiconductor substrate, and the movable portion includes a drive coil, An electromagnetic actuator comprising a static magnetic field generating means for applying a static magnetic field to the drive coil portions of the opposite sides parallel to the torsion bar of the movable portion, and having a pair of electrode terminals of the drive coil provided on the support portion. And
After the drive coil is wired from one of the pair of electrode terminals to the movable part via the torsion bar , the drive coil is pulled out to the support part side via the torsion bar, and again via the torsion bar. After wiring on the movable part, the wiring is drawn out to the support part side via the torsion bar and connected to the other of the pair of electrode terminals , and the same layer and a plurality of turns on the movable part. An electromagnetic actuator characterized in that it is configured to be wired and connected to the pair of electrode terminals, and the static magnetic field generating means is arranged inside the support portion .
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