JP5229242B2 - Optical scanner - Google Patents
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Description
本発明は、光スキャナに関するものである。 The present invention relates to an optical scanner.
従来より、ミラー部を揺動軸回りに揺動駆動して所定方向に光を走査する光スキャナに関して種々提案されている。
例えば、ミラー部と、このミラー部の両側に一端側が接続された一対の捻れ梁部とを残して中抜きされた導電性を有する基板が、その一端側を支持部材によって片持ち状に支持されると共に、この基板上の一部に圧電素子が形成された光スキャナがある(例えば、特許文献1参照。)。
2. Description of the Related Art Conventionally, various types of optical scanners that scan a light in a predetermined direction by swinging a mirror unit around a swing axis have been proposed.
For example, a conductive substrate that is hollowed out leaving a mirror part and a pair of torsion beam parts having one end connected to both sides of the mirror part is supported in a cantilevered manner by one end of the substrate. In addition, there is an optical scanner in which a piezoelectric element is formed on a part of the substrate (for example, see Patent Document 1).
上述した特許文献1に記載される構成では、基板上に設けられた圧電素子は、PZT等のナノサイズの微粒子を吹付けることによって成膜を行なうエアロゾルデポジション法(AD法)によって形成されている。その後、圧電素子の上面にAD法や金スパッター等により上部電極を形成している。しかし、圧電素子をAD法によって基板上に形成する製造方法は、製造工程が複雑になるという問題がある。
In the configuration described in
そこで、上下面に電極が形成された厚さ1μm〜100μmの圧電素子を導電性接着剤によって直接、基板上に接着する製造方法が考えられる。
しかしながら、導電性接着剤の塗布量が多いと、この導電性接着剤が圧電素子の外周部からはみ出て、上下面に形成された電極を短絡させる虞があるため、圧電素子の下面を全面に渡って基板上に接着することが難しく、圧電素子の駆動効率が低下するという問題ある。
Therefore, a manufacturing method is conceivable in which a piezoelectric element having a thickness of 1 μm to 100 μm with electrodes formed on the upper and lower surfaces is directly bonded onto a substrate with a conductive adhesive.
However, if the amount of the conductive adhesive applied is large, the conductive adhesive may protrude from the outer peripheral portion of the piezoelectric element, and the electrodes formed on the upper and lower surfaces may be short-circuited. There is a problem that it is difficult to adhere to the substrate across the board, and the driving efficiency of the piezoelectric element is lowered.
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、圧電素子の上下面に形成された電極の導電性接着剤による短絡を確実に防止することができると共に、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる光スキャナを提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and can reliably prevent a short circuit due to a conductive adhesive between electrodes formed on the upper and lower surfaces of the piezoelectric element. and an object thereof is to provide an optical scanner capable of improving the driving efficiency.
前記目的を達成するため請求項1に係る光スキャナは、ミラー部を揺動軸回りに変位駆動して所定方向に光を走査する光スキャナにおいて、表面に導電性を有して前記ミラー部を揺動可能に支持する基板と、前記基板の表面に接着されて前記ミラー部を揺動軸回りに揺動させる圧電素子と、前記圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と、を備え、前記圧電素子は、該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、前記下部電極が前記基板表面に電気接続されて接着されると共に、前記導電性接着剤の周りに設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材によって該基板表面に接着されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an optical scanner according to
また、請求項2に係る光スキャナは、請求項1に記載の光スキャナにおいて、前記アンダーフィル材は、前記圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする。 An optical scanner according to a second aspect is the optical scanner according to the first aspect, wherein the underfill material is provided over the entire outer periphery of the piezoelectric element.
また、請求項3に係る光スキャナは、請求項2に記載の光スキャナにおいて、前記アンダーフィル材は、前記圧電素子と前記基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って設けられていることを特徴とする。
The optical scanner according to
更に、請求項4に係る光スキャナは、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の光スキャナにおいて、前記導電性接着剤は、前記下部電極に対向する前記基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されたことを特徴とする。
Furthermore, the optical scanner according to
請求項1に係る光スキャナでは、圧電素子は該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、下部電極が基板に電気接続されて接着される。これにより、導電性接着剤が圧電素子の外周部からはみ出ることを防止して、導電性接着剤による圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。また、アンダーフィル材は絶縁性のため、導電性接着剤の周りに設けられたアンダーフィル材が、圧電素子の外周部からはみ出ても、このアンダーフィル材による圧電素子の上部電極と下部電極との短絡を確実に防止することができる。さらに、この圧電素子は該圧電素子と該基板表面との間に設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材と導電性接着剤とによって該基板表面に接着されるため、圧電素子の基板への接着面積を大きくして、圧電素子の駆動効率の向上を図ることができる。 In the optical scanner according to the first aspect, the lower electrode is electrically connected to the substrate and bonded to the piezoelectric element by the conductive adhesive provided inside the peripheral portion of the piezoelectric element. Thereby, it can prevent that a conductive adhesive protrudes from the outer peripheral part of a piezoelectric element, and can prevent reliably the short circuit with the upper electrode of a piezoelectric element and a lower electrode by a conductive adhesive. In addition, since the underfill material is insulative, even if the underfill material provided around the conductive adhesive protrudes from the outer peripheral portion of the piezoelectric element, the upper and lower electrodes of the piezoelectric element by the underfill material Can be reliably prevented. Further, since this piezoelectric element is bonded to the substrate surface by an insulating underfill material provided between the piezoelectric element and the substrate surface and a conductive adhesive, the piezoelectric element is bonded to the substrate. By increasing the area, the driving efficiency of the piezoelectric element can be improved.
また、請求項2に係る光スキャナでは、アンダーフィル材を圧電素子の外周部の全周に渡って設けることにより、圧電素子の下部電極を導電性接着剤及びアンダーフィル材によって、全面に渡って基板上に接着することが可能となり、圧電素子の駆動効率の更なる向上を図ることができる。
In the optical scanner according to
また、請求項3に係る光スキャナでは、アンダーフィル材を圧電素子と基板表面との間に空間部を形成するように該圧電素子の外周部の全周に渡って設けることによって、圧電素子の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材の使用量を削減することができる。 In the optical scanner according to the third aspect, the underfill material is provided over the entire circumference of the outer peripheral portion of the piezoelectric element so as to form a space between the piezoelectric element and the substrate surface. The amount of the underfill material used can be reduced while improving the driving efficiency.
更に、請求項4に係る光スキャナでは、導電性接着剤は圧電素子の下部電極に対向する基板表面の複数カ所に所定量ずつ塗布されるため、該圧電素子の基板表面に対する傾きを防止しつつ接着できると共に、導電性接着剤の使用量を削減することが可能となる。
Furthermore, in the optical scanner according to
以下、本発明に係る光スキャナについて具体化した実施例1及び実施例2に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。 It will be described in detail with reference to the drawings in Examples 1 and 2 embodying with the optical scanner according to the present invention.
[光スキャナの概略構成]
先ず、実施例1に係る光スキャナ1の概略構成について図1及び図2に基づき説明する。
図1及び図2に示すように、光スキャナ1は、平面視矩形状の基板2が基端部を支持部材3によって片持ち状に支持されている。この基板2は、ステンレス(例えば、SUS304やSUS430等である。)、チタン、鉄等、弾性を有する導電性材料を用いて、プレス加工又はエッチングによって形成されている。基板2の厚さは、約30μm〜500μmとされている。
[Schematic configuration of optical scanner]
First, a schematic configuration of the
As shown in FIGS. 1 and 2, in the
尚、基板2は、シリコン等、弾性を有する材料を用いてエッチング法等により形成し、その表面に物理気相成長法(PVD法)や真空蒸着法、スパッタリングやAD法等によって金(Au)や白金(Pt)等を0.2μm〜0.6μm積層して、表面に導電層を有するように形成してもよい。
The
この基板2は、図1に示すように、自由端側に光が通過し得る平面視長方形状の貫通孔11が、自由端側方向に対して直角な方向に沿うように形成されている。また、この貫通孔11の中央部には、反射面12Aが形成された平面視略長方形状の反射ミラー部12が、揺動軸15に対して直角方向に対称になるように設けられている。尚、反射ミラー部12は、長方形に限らず、正方形、略四角形、菱形、多角形、円形、楕円形等であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
反射ミラー部12の反射面12Aは、その長手方向の対称中心線でもある揺動軸15を中心として揺動させられる。また、反射ミラー部12の両側面部から、揺動軸15に沿って一対の捻れ梁部16A、16Bがそれぞれ互いに逆向きに延び出して、それぞれ相対向する貫通孔11の内側面に連結されている。
The reflecting
ここで、反射ミラー部12は、平面視長手方向が約800μm〜1200μmで、平面視短手方向(幅方向)が約100μm〜500μmに形成されている。また、一対の捻れ梁部16A、16Bは、揺動軸15に対して直交している平面視短手方向(幅方向)が約80μm〜150μmに形成されている。
Here, the
また、基板2の基端部側には、図1及び図2に示すように、平面視矩形状でシート状の圧電素子18が導電性接着剤20によって、長手方向の側面部が揺動軸15に対して平行になるように接着されている。この圧電素子18の上下面は、それぞれ全面に渡って金(Au)や白金(Pt)等が0.2μm〜0.6μm積層されて、上部電極18A、下部電極18Bが形成されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a sheet-like
この圧電素子18は、厚さが約30μm〜100μmで、揺動軸15方向の長さは約5mm、該揺動軸15に対して直角方向の長さは約2.8mmに形成されている。また、圧電素子18は、反射ミラー部12の揺動軸15上の揺動軸方向中央位置を通り、この揺動軸15に対して直交している軸線21上に中心位置が位置するように設けられている。また、エポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂材料で形成された導電性を有する導電性接着剤20は、圧電素子18の周縁部よりも内側に設けられており、該圧電素子18の面積の約30%〜約75%が、導電性接着剤20によって基板2の表面に接着されている。
The
そして、圧電素子18と基板20との間の導電性接着剤20によって接着されていない空間部は、該圧電素子18の外周面の全周に渡ってエポキシ系、アクリル系、シリコン系等の合成樹脂材料で形成された絶縁性を有するアンダーフィル材23が充填され、接着されている。また、図2に示すように、アンダーフィル材23は、圧電素子18の外周面を全周に渡って覆うように設けられている。
And the space part which is not adhere | attached with the conductive adhesive 20 between the
従って、圧電素子18の基板2に対向する全面部が、導電性接着剤20とアンダーフィル材23とによって基板2の表面部に接着される。これにより、後述のように圧電素子18の上部電極18Aと基板2との間に交番電圧を印加することによって、基板2に揺動軸15を節とする定在的な波を発生させ、反射ミラー部12を揺動軸15回りに揺動させることができる(図7参照)。
Accordingly, the entire surface portion of the
[光スキャナの製造方法]
次に、光スキャナ1の製造方法について図3乃至図6に基づいて説明する。
図3に示すように、先ず、ステップ(以下、Sと略記する)1において、貫通孔11の中央部に反射ミラー部12及び各捻れ梁部16A、16Bが形成された基板2を水平にセットする。そして、図4に示すように、基板2の基端部側において、導電性接着剤20を圧電素子18の略中央部に対向する軸線21上の位置にディスペンサ25によって塗布する。この導電性接着剤20の基板2上への供給量は、圧電素子18を搭載した際に、圧電素子18の周縁部から内側の面積の約30%〜約75%を接着するように設定されている。
[Manufacturing method of optical scanner]
Next, a method for manufacturing the
As shown in FIG. 3, first, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 1, the
そして、図3に示すように、S2において、平面視矩形状でシート状の圧電素子18を導電性接着剤20を介して基板2上に搭載する。例えば、図5に示すように、圧着ヘッド27によってシート状の圧電素子18を吸着して、導電性接着剤20を介して基板2に押し付け、軸線21上に圧電素子18の中心位置が位置するように配置する。これにより、圧電素子18の周縁部から内側の面積の約30%〜約75%に導電性接着剤20が広げられる。尚、圧電素子18の上下面は、それぞれ全面に渡って上部電極18A、下部電極18Bが形成されている。
Then, as shown in FIG. 3, in S <b> 2, the sheet-like
続いて、図3に示すように、S3において、約90℃〜約180℃で導電性接着剤20を加熱硬化させる。これにより、圧電素子18は、下部電極18Bと基板2の表面とが電気接続されて、周縁部から内側の面積の約30%〜約75%が、基板2上に接着される。
Subsequently, as shown in FIG. 3, in S3, the
その後、S4において、圧電素子18の外周部の全周に渡ってアンダーフィル材23を塗布する。例えば、図6に示すように、圧電素子18の外周部に沿ってアンダーフィル材23をディスペンサ26によって塗布しつつ一周させ、毛細管現象を利用して圧電素子18と基板2との間にアンダーフィル材23を充填する。尚、複数のディスペンサ26によって、圧電素子18の外周部の複数カ所からアンダーフィル材23を一度に塗布して、毛細管現象を利用して圧電素子18と基板2との間にアンダーフィル材23を充填するようにしてもよい。
Thereafter, in S <b> 4, the
そして、図3に示すように、S5において、約100℃〜約130℃でアンダーフィル材23を加熱硬化させる。これにより、圧電素子18は、導電性接着剤20とアンダーフィル材23とによって全面が基板2の表面部に接着される。
その後、S6において、基板2の基端部側を支持部材3に片持ち状に取り付ける。そして、S7において、基板2の表面部と圧電素子18の上部電極18Aとにワイヤボンディングして、圧電素子18に駆動電圧を印加できるように構成する。
And as shown in FIG. 3, in S5, the
Thereafter, in S6, the base end side of the
[揺動駆動]
次に、光スキャナ1の揺動駆動について図7に基づいて説明する。
図7に示すように、基板2と圧電素子18の上部電極18Aとに、駆動回路31を介して所定駆動電圧(例えば、振幅約10Vの交番電圧に、約10Vのバイアス電圧を付加した電圧である。)を印加する。それにより、基板2上に接着された圧電素子18には、その印加方向と直交する向き、即ち、揺動軸15に直交している軸線21方向の変位が発生される。
[Oscillation drive]
Next, the swing drive of the
As shown in FIG. 7, a predetermined drive voltage (for example, an alternating voltage having an amplitude of about 10 V and a bias voltage of about 10 V is added to the
そして、圧電素子18の変位により、基板2は支持部材3側の基端部を固定端とし、圧電素子18の変位が上向きであるか下向きであるかにより、貫通孔11側の自由端は、上向き又は下向きに圧電素子18と同方向に変位する。それにより、圧電素子18の駆動モードを捻れ共振状態に設定することによって、基板2には、揺動軸15を節とする定在的な波を発生させることができる。
Then, due to the displacement of the
また、この揺動軸15を節とする定在的な波は、各捻れ梁部16A、16Bで支持された水平状態にある反射ミラー部12に回転モーメントを与える力を作用させることができ、捻れ振動を誘起する。その結果、反射ミラー部12は、各捻れ梁部16A、16Bの軸心である揺動軸15回りに振れ角θで揺動される。また、揺動軸15は、この定在的な波の節に位置するため、どの方向にも変位することがない。
Further, the standing wave having the
[導電性接着剤のみの駆動例]
ここで、圧電素子18の面積の約75%を導電性接着剤20によって基板2の表面に接着し、アンダーフィル材23を使用しない場合の、各種導電性接着剤20の弾性率に対する反射ミラー部12の揺動軸15回りの振れ角θの一例を図8及び図9に基づいて説明する。
[Example of driving only with conductive adhesive]
Here, about 75% of the area of the
図8に示す振れ角テーブル35は、圧電素子18の面積の約75%を各導電性接着剤A〜Gによって基板2の表面に接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角の測定値である。尚、圧電素子18には、振幅約10Vの交番電圧に、約10Vのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。
The deflection angle table 35 shown in FIG. 8 adheres about 75% of the area of the
この振れ角テーブル35は、導電性接着剤23の種類を表す「導電性接着剤」と、この導電性接着剤23の弾性率を表す「導電性接着剤弾性率」と、この導電性接着剤23で圧電素子18の面積の約75%を基板2に接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θを表す「振れ角」とから構成されている。
The deflection angle table 35 includes a “conductive adhesive” indicating the type of the
例えば、振れ角テーブル35の「導電性接着剤」が「A」の「弾性率」は「6.4Gpa」であることを示している。そして、「A」の導電性接着剤で圧電素子18の面積の約75%を基板2に接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θは、「23deg」であったことを示している。
For example, the “conductive adhesive” of the deflection angle table 35 is “A” and the “elastic modulus” is “6.4 Gpa”. The reflection in the torsional resonance state when about 75% of the area of the
続いて、振れ角テーブル35の各導電性接着剤A〜Gの「弾性率」と、反射ミラー部12の「振れ角」との相関について図9に基づいて説明する。
図9に示す導電性接着剤の弾性率と振れ角の相関図36は、縦軸に反射ミラー部12の「振れ角」(deg)をとり、横軸に導電性接着剤20の弾性率(Gpa)をとっている。そして、図8に示す振れ角テーブル35の各導電性接着剤A〜Gの「弾性率」と「振れ角」とのデータをプロットしている。
Next, the correlation between the “elastic modulus” of each of the conductive adhesives A to G of the deflection angle table 35 and the “swing angle” of the
In the correlation diagram 36 of the elastic modulus and the deflection angle of the conductive adhesive shown in FIG. 9, the vertical axis represents the “deflection angle” (deg) of the
従って、図9に示されるように、圧電素子18の面積の約75%を導電性接着剤20によって基板2の表面に接着し、アンダーフィル材23を使用しない場合でも、導電性接着剤20の弾性率が約4Gpa以上であれば、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角は、約20deg〜約23degになると考えられる。更に、導電性接着剤20の弾性率は、約6Gpa±0.5Gpaの場合に、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角は、最大角度になると考えられる。
Therefore, as shown in FIG. 9, about 75% of the area of the
[アンダーフィル材を使用した駆動例]
次に、圧電素子18を導電性接着剤20のみで接着した場合と、導電性接着剤20とアンダーフィル材23とで接着した場合の、導電性接着剤20の「接着面積の割合」と捻れ共振状態における反射ミラー部12の「振れ角」との相関について図10に基づいて説明する。尚、圧電素子18には、振幅約10Vの交番電圧に、約10Vのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。
[Driving example using underfill material]
Next, the “adhesive area ratio” and twist of the conductive adhesive 20 when the
図10に示す接着面積の割合と振れ角の相関図37は、縦軸に捻れ共振状態における反射ミラー部12の「振れ角」(deg)をとり、横軸に圧電素子18の導電性接着剤20による接着面積の割合(%)をとっている。そして、黒三角印のデータは、圧電素子18の面積の約35%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤A(図8参照)で接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θが「11.9deg」であったことを示すデータ値である。
In the correlation diagram 37 of the bonding area ratio and the deflection angle shown in FIG. 10, the vertical axis indicates the “deflection angle” (deg) of the
また、黒四角印のデータは、圧電素子18の面積の約75%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θが「23deg」であったことを示すデータ値である。
Further, the black square data shows that about 75% of the area of the
また、黒丸印のデータは、圧電素子18の面積の約75%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、更に、圧電素子18の外周部の全周に渡って弾性率が「4.1Gpa」のアンダーフィル材F1(図13参照)を充填して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θが「27.3deg」であったことを示すデータ値である。つまり、黒丸印のデータから明らかなように、圧電素子18の周辺部よりも内側の約75%の面積を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、更に、圧電素子18の残り約25%の周辺部の面積を弾性率が「4.1Gpa」のアンダーフィル材F1で接着することによって、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角を「4.3deg」増加させることができた。
The data with black circles indicates that about 75% of the area of the
従って、図10に示されるように、圧電素子18の面積の約75%を導電性接着剤20で接着すると共に、この導電性接着剤20の周りの圧電素子18の面積の約25%をアンダーフィル材23を塗布して接着することによって、圧電素子18の駆動効率を向上させて、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角を増加させることができると考えられる。
Therefore, as shown in FIG. 10, about 75% of the area of the
以上説明した通り、実施例1に係る光スキャナ1では、圧電素子18は該圧電素子18の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤20によって、下部電極18Bが基板2に電気接続されて接着される。これにより、導電性接着剤20が圧電素子18の外周部からはみ出ることを防止して、導電性接着剤20による圧電素子18の上部電極18Aと下部電極18Bとの短絡を確実に防止することができる。
As described above, in the
また、アンダーフィル材23は絶縁性のため、圧電素子18の外周部の全周に渡って塗布されたアンダーフィル材23による圧電素子18の上部電極18Aと下部電極18Bとの短絡を確実に防止することができる。さらに、アンダーフィル材23を圧電素子18の外周部の全周に渡ってディスペンサ26により、毛細管現象を利用して充填することにより、圧電素子18の下部電極18Bを導電性接着剤20及びアンダーフィル材23によって、全面に渡って基板2上に接着することが可能となり、圧電素子18の駆動効率の向上を図ることができる。
Further, since the
更に、導電性接着剤20の弾性率は、約4Gpa以上であれば適切であると考えられる。また、好ましくは、導電性接着剤20の弾性率は、約6Gpa±0.5Gpaの場合に、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角を最大にすることができると考えられる。
Furthermore, it is considered that the elastic modulus of the
次に、実施例2に係る光スキャナ41について図11乃至図14に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図1乃至図10の実施例1に係る光スキャナ1の構成等と同一符号は、実施例1に係る光スキャナ1の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。
先ず、実施例2に係る光スキャナ41の概略構成について図11及び図12に基づいて説明する。
Next, an
First, a schematic configuration of the
図11及び図12に示すように、実施例2に係る光スキャナ41の概略構成は、実施例1に係る光スキャナ1とほぼ同じ構成である。但し、実施例2に係る光スキャナ41は、圧電素子18の面積の約20%〜約50%が、導電性接着剤20によって基板2の表面に接着されている。また、圧電素子18の外周面の全周に渡って塗布されて接着されたアンダーフィル材23と導電性接着剤20との間には、空間部42が形成されている。
As shown in FIGS. 11 and 12, the schematic configuration of the
つまり、上記図3のS1において、ディスペンサ25による導電性接着剤20の基板2上への供給量を、圧電素子18を搭載した際に、圧電素子18の周縁部から内側の面積の約20%〜約50%を接着するように設定する。また、上記図3のS4において、ディスペンサ26によって毛細管現象を利用して圧電素子18の外周部に沿ってアンダーフィル材23を塗布する際に、導電性接着剤20とアンダーフィル材23との間に空間部42を形成するようにアンダーフィル材23の供給量を設定する。
That is, in S1 of FIG. 3, the supply amount of the conductive adhesive 20 onto the
その後、上記図3のS5において、約100℃〜約130℃でアンダーフィル材23を加熱硬化させた後、S6において、基板2の基端部側を支持部材3に片持ち状に取り付ける。そして、上記図3のS7において、基板2の表面部と圧電素子18の上部電極18Aとにワイヤボンディングして、圧電素子18に駆動電圧を印加できるように構成する。
Thereafter, in S5 of FIG. 3, the
[揺動駆動例]
ここで、圧電素子18の面積の約35%を導電性接着剤20によって基板2の表面に接着し、且つ、各種アンダーフィル材23で圧電素子18の周縁部を接着した場合の、各種アンダーフィル材23の弾性率に対する反射ミラー部12の揺動軸15回りの振れ角θの一例を図13及び図14に基づいて説明する。
[Oscillation drive example]
Here, about 35% of the area of the
図13に示す振れ角テーブル45は、圧電素子18の面積の約35%を弾性率6.4Gpaの導電性接着剤A(図8参照)によって基板表面に接着し、該導電性接着剤Aとの間に空間部42を形成しつつ各アンダーフィル材F1〜F6を塗布して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角の測定値である。尚、圧電素子18には、振幅約10Vの交番電圧に、約10Vのバイアス電圧を付加した駆動電圧を印加した。
The deflection angle table 45 shown in FIG. 13 adheres about 35% of the area of the
この振れ角テーブル45は、アンダーフィル材23の種類を表す「アンダーフィル材」と、このアンダーフィル材23の弾性率を表す「アンダーフィル材弾性率」と、このアンダーフィル材23で空間部42を形成しつつ圧電素子18の周縁部を接着して駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θを表す「振れ角」とから構成されている。
The deflection angle table 45 includes an “underfill material” that indicates the type of the
例えば、振れ角テーブル45の「アンダーフィル材」が「F1」の「弾性率」は「4.1Gpa」であることを示している。そして、弾性率が6.4Gpaの導電性接着剤Aで圧電素子18の面積の約35%を基板2に接着し、「F1」のアンダーフィル材を導電性接着剤Aとの間に空間部42を形成しつつ塗布して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θは、「26.2deg」であったことを示している。
For example, the “underfill material” of the deflection angle table 45 indicates that the “elastic modulus” of “F1” is “4.1 Gpa”. Then, about 35% of the area of the
ここで、上記図10の黒三角印のデータに示されるように、圧電素子18の面積の約35%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、アンダーフィル材23を使用しないで、圧電素子18を駆動した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θは「11.9deg」であった。
Here, as shown in the black triangle data in FIG. 10, about 35% of the area of the
また、上記図10の黒丸印のデータに示されるように、圧電素子18の面積の約75%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、更に、圧電素子18の外周部の全周に渡って弾性率が「4.1Gpa」のアンダーフィル材F1(図13参照)を充填して接着した場合の、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θは「27.3deg」であった。
Further, as shown in the black circle data in FIG. 10, about 75% of the area of the
これより、圧電素子18の面積の35%を弾性率が「6.4Gpa」の導電性接着剤Aで接着し、更に、弾性率が「4.1Gpa」のアンダーフィル材F1を導電性接着剤Aとの間に空間部42を形成しつつ塗布して接着しても、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角θは、当該圧電素子18の下部電極18Bの全面を導電性接着剤Aとアンダーフィル材F1とで接着した場合とほぼ同じ振れ角θにすることができると考えられる。
Thus, 35% of the area of the
続いて、振れ角テーブル45の各アンダーフィル材F1〜F6の「弾性率」と、反射ミラー部12の「振れ角」との相関について図14に基づいて説明する。
図14に示すアンダーフィル材の弾性率と振れ角の相関図46は、縦軸に反射ミラー部12の「振れ角」(deg)をとり、横軸にアンダーフィル材23の弾性率(Gpa)をとっている。そして、図13に示す振れ角テーブル45の各アンダーフィル材F1〜F6の「弾性率」と「振れ角」とのデータをプロットしている。
Next, a correlation between the “elastic modulus” of each of the underfill materials F1 to F6 of the deflection angle table 45 and the “swing angle” of the
In the correlation diagram 46 between the elastic modulus and the deflection angle of the underfill material shown in FIG. 14, the vertical axis indicates the “deflection angle” (deg) of the
従って、図14に示されるように、圧電素子18の面積の約35%を弾性率6.4Gpaの導電性接着剤A(図8参照)によって基板表面に接着し、該導電性接着剤Aとの間に空間部42を形成しつつアンダーフィル材23で圧電素子18の周縁部を全周に渡って接着した場合には、アンダーフィル材23の弾性率が4Gpa以上であれば、捻れ共振状態における反射ミラー部12の振れ角は、約24deg〜約27degになると考えられる。つまり、圧電素子18の下部電極18Bの全面を導電性接着剤Aとアンダーフィル材F1とで接着した場合とほぼ同じ振れ角θにすることができると考えられる。
Therefore, as shown in FIG. 14, about 35% of the area of the
以上説明した通り、実施例2に係る光スキャナ41では、アンダーフィル材23を圧電素子18と基板2の表面との間に空間部42を形成するように、該圧電素子18の外周部の全周に渡ってディスペンサ26により塗布し、接着することによって、圧電素子18の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材23の使用量を削減することができる。
As described above, in the
尚、本発明は前記実施例1及び実施例2に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、以下のようにしてもよい。 In addition, this invention is not limited to the said Example 1 and Example 2, Of course, various improvement and deformation | transformation are possible within the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, the following may be used.
[他の実施例1]
(A)他の実施例1に係る光スキャナ51について図15に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図11乃至図14の実施例2に係る光スキャナ41の構成等と同一符号は、実施例2に係る光スキャナ41の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。
[Other Example 1]
(A) An
図15に示すように、光スキャナ51は、上記実施例2に係る光スキャナ41とほぼ同じ構成である。但し、光スキャナ51は、アンダーフィル材23が、空間部42を形成しつつ、圧電素子18の上部電極18Aの周縁部を全周に渡って覆うようにディスペンサ26により塗布され、接着されている。これにより、圧電素子18の周縁部を全周に渡って更に強固に基板2の表面に接着することができ、圧電素子18の駆動効率の向上を図ることができる。
As shown in FIG. 15, the
[他の実施例2]
(B)他の実施例2に係る光スキャナ61について図16に基づいて説明する。尚、以下の説明において上記図11乃至図14の実施例2に係る光スキャナ41の構成等と同一符号は、実施例2に係る光スキャナ41の構成等と同一あるいは相当部分を示すものである。
[Other Example 2]
(B) An
図16に示すように、光スキャナ61は、上記実施例2に係る光スキャナ41とほぼ同じ構成である。但し、光スキャナ61は、上記図3のS1において、導電性接着剤20を圧電素子18の下部電極18Bに対向する基板2の表面上の4カ所に、ディスペンサ25によって所定量ずつ点状に供給するようにしてもよい。尚、4カ所以上にディスペンサ25によって点状に塗布してもよい。
As shown in FIG. 16, the
そして、上記図3のS2において、圧着ヘッド27によってシート状の圧電素子18を吸着して、複数の点状に供給された各導電性接着剤20を介して基板2に押し付け、軸線21上に圧電素子18の中心位置が位置するように配置する。続いて、上記図3のS3において、約90℃〜約180℃で導電性接着剤20を加熱硬化させる。これにより、圧電素子18は、下部電極18Bと基板2の表面とが4カ所に塗布された各導電性接着剤20によって電気接続されて、基板2上に接着される。
3, the sheet-like
その後、上記図3のS4において、ディスペンサ26によって毛細管現象を利用して圧電素子18の外周部に沿ってアンダーフィル材23を塗布する際に、各導電性接着剤20とアンダーフィル材23との間に空間部42を形成するようにアンダーフィル材23の供給量を設定する。そして、上記図3のS5において、約100℃〜約130℃でアンダーフィル材23を加熱硬化させた後、S6において、基板2の基端部側を支持部材3に片持ち状に取り付ける。その後、上記図3のS7において、基板2の表面部と圧電素子18の上部電極18Aとにワイヤボンディングして、圧電素子18に駆動電圧を印加できるように構成する。
After that, when applying the
これにより、光スキャナ61では、導電性接着剤20を複数カ所に点状に塗布して接着することによって、導電性接着剤20の使用量を削減することができる。また、光スキャナ61では、アンダーフィル材23を圧電素子18と基板2の表面との間に空間部42を形成するように、該圧電素子18の外周部の全周に渡ってディスペンサ26により塗布し、接着することによって、圧電素子18の駆動効率の向上を図りつつ、アンダーフィル材23の使用量を削減することができる。
Thereby, in the
[他の実施例3]
(C)上記図3のS1において、導電性接着剤20をディスペンサ25によって塗布後、導電性接着剤20の周囲に所定間隔の隙間を形成しつつディスペンサ26によってアンダーフィル材23を塗布するようにしてもよい。そして、上記図3のS2において、圧電素子18を搭載後、上記図3のS3において、約100℃〜約130℃で導電性接着剤20及びアンダーフィル材23を加熱硬化させるようにしてもよい。これにより、上記図3のS4およびS5の処理工程を省略し、作業効率の向上を図ることが可能となる。
[Other Example 3]
(C) In S1 of FIG. 3, after applying the
1、41、51、61 光スキャナ
2 基板
3 支持部材
11 貫通孔
12 反射ミラー部
15 揺動軸
16A、16B 捻れ梁部
18 圧電素子
18A 上部電極
18B 下部電極
20、A〜G 導電性接着剤
23、F1〜F6 アンダーフィル材
25、26 ディスペンサ
31 駆動回路
42 空間部
DESCRIPTION OF
Claims (4)
表面に導電性を有して前記ミラー部を揺動可能に支持する基板と、
前記基板の表面に接着されて前記ミラー部を揺動軸回りに揺動させる圧電素子と、
前記圧電素子の前記基板の表面に対向する面に形成された下部電極と、
を備え、
前記圧電素子は、該圧電素子の周縁部よりも内側に設けられた導電性接着剤によって、前記下部電極が前記基板表面に電気接続されて接着されると共に、前記導電性接着剤の周りに設けられた絶縁性を有するアンダーフィル材によって該基板表面に接着されることを特徴とする光スキャナ。 In an optical scanner that scans light in a predetermined direction by driving the mirror unit around a swing axis,
A substrate having conductivity on the surface and supporting the mirror part so as to be swingable;
A piezoelectric element that is bonded to the surface of the substrate and swings the mirror portion around a swing axis;
A lower electrode formed on a surface of the piezoelectric element facing the surface of the substrate;
With
The piezoelectric element is attached around the conductive adhesive while the lower electrode is electrically connected to the substrate surface by a conductive adhesive provided on the inner side of the periphery of the piezoelectric element. An optical scanner which is adhered to the surface of the substrate by an underfill material having an insulating property.
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