JP5554523B2

JP5554523B2 - プレーナ型アクチュエータ

Info

Publication number: JP5554523B2
Application number: JP2009185660A
Authority: JP
Inventors: 哲夫荻野; 博土佐
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2009-08-10
Filing date: 2009-08-10
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-08-10
Also published as: JP2011039227A

Description

本発明はプレーナ型アクチュエータに係り、特に、アクチュエータチップを実装する際に、設置された位置を確実に認識することを可能としたプレーナ型アクチュエータに関するものである。

従来から、枠状の固定部に平板状の可動部を揺動可能に軸支する構造のアクチュエータとして、例えば半導体製造技術を利用し、シリコン基板を異方性エッチングし、枠状の固定部と平板状の可動部と固定部に可動部を軸支するトーションバーとを一体に形成し、可動部に駆動コイルを設け、可動部の駆動コイルに静磁界を付与する例えば永久磁石のような静磁界発生手段を設け、通電により駆動コイルに発生する磁界と静磁界発生手段による静磁界との相互作用により発生するローレンツ力を利用して可動部を揺動させる電磁駆動タイプのプレーナ型アクチュエータがある。
そして、このようなアクチュエータは、例えば、可動部にミラーを設けることで光ビームを偏向走査する光スキャナなどに適用される。

このようなプレーナ型アクチュエータにおいて、アクチュエータを構成するアクチュエータチップを実装する際には、例えば、トレー上に複数のアクチュエータチップを配列し、このアクチュエータチップを１つずつ取り出して、デバイス基板への接着や、配線などを行うようになっている。このとき、トレーから取出したアクチュエータチップの向きが、表裏逆方向に設置されたり、上下逆方向に設置されてしまうと、デバイス基板への接着や配線などを適正に行うことができなくなるという問題を有している。

このような設置方向の誤りを防止するため、例えば、基板表面に電極を形成する工程において、電極の形成される基板表面の角部に、基板の上下・左右を識別する識別マークを電極の形成と並行して同時に形成するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−０１６９２６号公報

しかしながら、前記特許文献１に記載の発明においては、逐次、基板の表面に識別マークを形成する必要があるため、余分な作業が必要であり、実装作業を容易に行うことができないという問題を有している。

本発明は前記した点に鑑みてなされたものであり、アクチュエータチップの向きを適正に認識することができ、実装作業を容易にかつ確実に行うことのできるプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とするものである。

本発明は前記目的を達成するために、請求項１の発明に係るプレーナ型アクチュエータは、枠状の固定部と、前記固定部の内側に支持梁を介して可動自在に支持され駆動手段により駆動される可動部と、を備えたプレーナ型アクチュエータであって、
前記固定部に、前記固定部の上下方向と表裏とが認識できるように、前記固定部の４つの角部のうち複数箇所の内側を突出するように形成してなる複数の異なる形状の認識部が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１において、前記固定部に、デバイス基板に固定するための固定用片を設けたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２において、前記固定用片は、少なくとも前記固定部の上下方向が識別できるように形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３において、前記固定用片は、前記固定部の表裏も識別できるように形成されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、前記固定部に、前記固定部の上下方向と表裏とが認識できるように、前記固定部の４つの角部のうち複数箇所の内側を突出するように形成してなる複数の異なる形状の認識部が形成されているので、固定部の外形を維持したまま上下方向のみならず、表裏の識別を行うことができ、アクチュエータチップを正しい位置に設置した状態で、配線や基板の接着などの実装を行うようにしているので、アクチュエータチップの設置位置を間違えることがなく、常に、正しい位置で確実に実装作業を行うことができる。

請求項２に係る発明によれば、固定部にデバイス基板に固定するための固定用片を設けるようにしているので、固定用片をデバイス基板に固定用ねじにより締め付け固定することにより、アクチュエータチップをデバイス基板に固定することができ、アクチュエータチップを固定するための接着剤が不要となり、実装工程の簡略化を図ることができる。

請求項３に係る発明によれば、固定用片を少なくとも固定部の上下方向が識別できるように形成しているので、固定用片により、アクチュエータチップの少なくとも上下方向の識別を行うことができる。

請求項４に係る発明によれば、固定用片を固定部の表裏も識別できるように形成しているので、上下方向のみならず、表裏の識別を行うことができる。

本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第１実施形態を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実装工程におけるトレー上のアクチュエータチップの配列状態を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実装工程における撮像カメラによる方向の識別状態を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第２実施形態を示す概略斜視図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの第２実施形態を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの認識部を不要とした変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの認識部を不要とした変形例を示す概略図である。本発明に係るプレーナ型アクチュエータの認識部を不要とした変形例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す概略図である。

図１に示すように、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ１は、図示しないデバイス基板上に設置された枠状の固定部２を備えている。この固定部２の内側には、支持梁としてのトーションバー３を介して枠状の可動部４が揺動自在に支持されており、これら固定部２、可動部４およびトーションバー３は、一体的に形成されている。

また、固定部２の周囲には、可動部４を挟んで互いに反対磁極を対向させて配置される二対の静磁界発生部材（図示せず）が配置されている。なお、静磁界発生部材は、永久磁石でも電磁石でもよい。

また、本実施形態においては、固定部２の内側の１つの角部（本実施形態においては、図１において左上角部）には、この角部分を斜めに突出するように形成してなる認識部５が形成されており、この認識部５は、本実施形態においては、表裏非対称および上下非対称となるように形成されている。この認識部５としては、表裏非対称および上下非対称となり、かつ、可動部の動作の妨げとならない位置であれば、いずれの位置に形成するようにしてもよい。また、固定部２の内側から突出するようにしてもよいし、固定部２の内側辺を切欠いて形成するようにしてもよい。

例えば、図２に示すように、固定部２の内側の１つの角部に四角形状に突出する認識部５を形成するようにしてもよい。また、図３に示すように、固定部２の左上角部に図１に示すような斜めに形成してなる認識部５を形成するとともに、この対角に位置する角部（図３において、右下角部）に四角形状に突出する認識部５を形成するようにしてもよい。さらに、図４に示すように、左上角部に斜めに形成された認識部５、右下角部に四角形状に突出する認識部５、右上角部に弧状に形成された認識部５というようにすべての角部の形状が異なるように、認識部５を形成するようにしてもよい。なお、認識部５としては、画像処理でエッジを抽出することができる形状であれば、いずれの形状を用いるようにしてもよい。

また、可動部４にミラーが付くタイプ（例えば、可動部４の裏面のみにミラーをつけるタイプ）では、撮像カメラで反射光強度の高低により表裏を判別できるため、左右は非対称ではなく、上下のみを非対称とし、上下方向の認識ができるように認識部５を形成するようにしてもよい。例えば、図５に示すように、固定部２の左右の角部（本実施形態においては、図５において左右上角部）に、この角部分を斜めに突出するように形成してなる認識部５をそれぞれ形成するようにしてもよい。また、図６に示すように、固定部２の左右の角部に四角形状に突出する認識部５をそれぞれ形成するようにしてもよいし、さらに、図７に示すように、固定部２の左右の角部に弧状に形成された認識部５をそれぞれ形成するようにしてもよい。

また、本実施形態においては、固定部２の上端縁部分および下端縁部分には、配線を行うための複数の金属パッド６が形成されている。

次に、アクチュエータの実装工程について説明する。

まず、図８に示すように、所定のトレー７に複数のアクチュエータチップ８を配列する。このアクチュエータチップ８が配列されたトレー７は、図示しないベルトコンベアにより所定の実装位置に搬送される。

そして、トレー７に載置されたアクチュエータチップ８を１つずつピックアップし、所定の実装位置に設置される。その後、図９に示すように、撮像カメラ９を用いてアクチュエータチップ８を撮影し、この撮影画像を処理して画像認識することにより、認識部５の位置を識別するようになっている。例えば、図１に示すアクチュエータの場合、左上角部に認識部５が位置している場合は、アクチュエータチップ８が正常位置と判断する。一方、右上角部に認識部５が位置している場合は、アクチュエータチップ８の表面と裏面とが反転していると判断し、左下角部に認識部５が位置している場合は、アクチュエータチップ８の上下位置が反転していると判断するものである。

そして、アクチュエータチップ８の位置が正常位置でないと判断した場合には、アクチュエータチップ８の位置を正常な位置に揃える。その後、アクチュエータチップ８をデバイス基板に接着するとともに、このデバイス基板の端子パッド（図示せず）と金属パッド６とを、例えば、ボンディングなどの手段により配線するといった実装が行われる。

次に、本実施形態のプレーナ型アクチュエータの動作について簡単に説明する。

このプレーナ型アクチュエータ１の駆動原理は、例えば、特許第２７２２３１４号公報等で詳述されているので、以下、光スキャナの場合を例として簡単に説明する。

可動部４の駆動コイルに電流を流すと磁界が発生し、この磁界と静磁界発生手段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、トーションバーの軸方向と平行な可動部４の対辺部分に互いに逆方向の回転力が発生し、この回転力とトーションバーの復元力とが釣合う位置まで可動部４が回動される。

そして、駆動コイルに直流電流を流すことにより、駆動電流量に応じた回動位置で可動部４を停止させることで、反射ミラーにより光ビームを所望の方向に偏向することが可能となる。

一方、駆動コイルに交流電流を流すことにより、可動部４が揺動し、反射ミラーにより光ビームを偏向走査できる。可動部４を回動させるための回転力は、駆動コイルに流す駆動電流値に比例するので、駆動コイルに供給する駆動電流値を制御することで、可動部４の振れ角（光ビームの偏向角度）を制御することができる。なお、本実施形態においては、光スキャナの場合を例として作用を説明したが、本発明は光スキャナ以外にも適用できるものである。

以上述べたように、本実施形態においては、固定部２に認識部５を形成し、この認識部５を撮像カメラ９により撮影し、撮影された画像からアクチュエータチップ８の表裏および上下の識別を行い、アクチュエータチップ８を正しい位置に設置した状態で、配線や基板の接着などを実装を行うようにしているので、アクチュエータチップ８の設置位置を間違えることがなく、常に、正しい位置で確実に実装作業を行うことができる。また、認識部５を固定部２の内側から突出するように形成することにより、認識部５も金属パッド６の形成スペースとして利用することが可能となり、金属パッド６の配置の自由度を増加させることができる。また、認識部５を形成することにより、アクチュエータチップ８の向きを揃えるのが容易となるため、実装作業のみならず、出荷時の外観検査の効率化などを図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態について説明する。

本実施形態においては、図１０および図１１に示すように、固定部２の外側対角線上に、固定用片１０を形成するようにしている。この固定用片１０は、固定部２の外側縁から四角形状に突出した形状に形成されており、この固定用片１０の中央部には、固定用ねじ１１が挿通されるねじ穴１２が形成されている。

この固定用片１０の形状は、固定用ねじ１１によりデバイス基板に固定することができる形状であれば、いずれの形状であってもよい。例えば、図１２に示すように、ほぼＬ字状に突出形成され、内側の凹部が固定用ねじ１１が挿通されるねじ溝として機能するようにしてもよいし、図１３に示すように、固定部２の外側四隅に４つの固定用片１０を形成するようにしてもよい。また、図１４に示すように、一方の固定用片１０を四角形状に形成するとともに、他方の固定用片１０をＬ字状に突出するように形成するようにしてもよい。この場合には、左右の固定用片１０の形状が異なることから、固定用片１０が表裏非対称および上下非対称となるため、固定用片１０を認識部５として機能させることが可能となる。そのため、この場合には、固定部２の内側の認識部５は不要となる。さらに、このような固定用片１０を認識部５として機能させる他の例として、例えば、図１５に示すように、一方の固定用片１０を四角形状に形成するとともに、他方の固定用片１０を２本の突出片から形成するようにしてもよい。また、図１６に示すように、固定部２の一側に２つの固定用片１０を形成するとともに、他側に１つの固定用片１０を形成するようにしてもよい。なお、ねじ穴１２は、丸穴などの四角穴以外の形状でもよい。

したがって、本実施形態においては、固定用片１０をデバイス基板に固定用ねじ１１により締め付け固定することにより、アクチュエータチップ８をデバイス基板に固定することができるので、アクチュエータチップ８を固定するための接着剤が不要となり、実装工程の簡略化を図ることができる。また、固定用片１０を表裏非対称および上下非対称に形成し、固定用片１０を認識部５として機能させることにより、固定部２の内側に別個に認識部５を形成することなく、固定用片１０のみにより、アクチュエータチップ８の表裏および上下の識別を行うことができる。

なお、前記各実施形態においては、１次元のアクチュエータに適用した場合について説明したが、２次元のアクチュエータについて適用するようにしてもよい。

また、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能である。

１プレーナ型アクチュエータ
２固定部
３トーションバー
４可動部
５認識部
６金属パッド
７トレー
８アクチュエータチップ
９撮像カメラ
１０固定用片
１１固定用ねじ

Claims

枠状の固定部と、前記固定部の内側に支持梁を介して可動自在に支持され駆動手段により駆動される可動部と、を備えたプレーナ型アクチュエータであって、
前記固定部に、前記固定部の上下方向と表裏とが認識できるように、前記固定部の４つの角部のうち複数箇所の内側を突出するように形成してなる複数の異なる形状の認識部が形成されていることを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
前記固定部に、デバイス基板に固定するための固定用片を設けたことを特徴とする請求項１に記載のプレーナ型アクチュエータ。
前記固定用片は、少なくとも前記固定部の上下方向が識別できるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載のプレーナ型アクチュエータ。
前記固定用片は、前記固定部の表裏も識別できるように形成されていることを特徴とする請求項３に記載のプレーナ型アクチュエータ。