JP5922873B2 - Planar actuator and manufacturing method thereof - Google Patents

Planar actuator and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5922873B2
JP5922873B2 JP2011039608A JP2011039608A JP5922873B2 JP 5922873 B2 JP5922873 B2 JP 5922873B2 JP 2011039608 A JP2011039608 A JP 2011039608A JP 2011039608 A JP2011039608 A JP 2011039608A JP 5922873 B2 JP5922873 B2 JP 5922873B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor substrate
torsion bar
actuator
forming
etching
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2011039608A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012176450A (en
Inventor
河村 真
真 河村
川崎 栄嗣
栄嗣 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Signal Co Ltd
Original Assignee
Nippon Signal Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Signal Co Ltd filed Critical Nippon Signal Co Ltd
Priority to JP2011039608A priority Critical patent/JP5922873B2/en
Publication of JP2012176450A publication Critical patent/JP2012176450A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5922873B2 publication Critical patent/JP5922873B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Description

本発明は、トーションバーを介して固定部に回動可能に軸支され駆動手段によって駆動される可動部を第1半導体基板で形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され固定部を介してアクチュエータ部を支持する支持部とを有するプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法に係るものである。   According to the present invention, an actuator unit including a first semiconductor substrate and a movable unit that is pivotally supported by a fixed unit via a torsion bar and is driven by a driving means, and a second semiconductor substrate is fixed. The present invention relates to a planar actuator having a support portion that supports an actuator portion via the portion, and a manufacturing method thereof.

従来から、枠状の固定部と、この固定部の内側に形成されるトーションバーと、トーションバーを介して固定部に回動可能に軸支され駆動手段により駆動される可動部とを半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部を有したプレーナ型アクチュエータがある(例えば、特許文献1参照)。このプレーナ型アクチュエータは、駆動手段として、駆動コイルと静磁界発生手段を備え、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回動させる構成である。このようなプレーナ型アクチュエータは、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。   Conventionally, a semiconductor substrate includes a frame-shaped fixed portion, a torsion bar formed inside the fixed portion, and a movable portion pivotally supported by the fixed portion via the torsion bar and driven by a driving means. There is a planar type actuator having an actuator portion integrally formed with (see, for example, Patent Document 1). This planar actuator includes a driving coil and a static magnetic field generating means as driving means, and is movable using Lorentz force generated by the interaction between the magnetic field generated in the driving coil by energization and the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means. It is the structure which rotates a part. Such a planar actuator is applied to, for example, an optical scanner that deflects and scans a light beam by providing a mirror on a movable part.

このようなプレーナ型アクチュエータとしては、枠状の固定部と、この固定部の内側に形成されるトーションバーと、トーションバーを介して固定部に回動可能に軸支され駆動手段により駆動される可動部とを第1半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され固定部を介してアクチュエータ部を支持する支持部とを有し、第1半導体基板として、少なくともトーションバーに対応する部位にトーションバーに応じた厚さが残るように予め溝部が形成されたキャビティー基板を用いて形成したものが本願の出願人によって提案されている(特許文献2参照)。この種のプレーナ型アクチュエータは、可動部の回動を妨げないように支持部を形成する必要があるため、支持部は枠状に形成された固定部と同形状に形成されている。   As such a planar type actuator, a frame-shaped fixing portion, a torsion bar formed inside the fixing portion, and a shaft that is pivotally supported by the fixing portion via the torsion bar and is driven by a driving means. An actuator unit integrally formed with the first semiconductor substrate; and a support unit that is formed of the second semiconductor substrate and supports the actuator unit via the fixed unit. The applicant of the present application proposes a cavity substrate in which a groove portion is formed in advance so that a thickness corresponding to the torsion bar remains at a portion corresponding to the torsion bar (see Patent Document 2). In this type of planar actuator, since it is necessary to form a support part so as not to prevent the rotation of the movable part, the support part is formed in the same shape as the fixed part formed in a frame shape.

特許第2722314号公報Japanese Patent No. 2722314 特願2009−062295(特開2010−214495)Japanese Patent Application No. 2009-062295 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-214495)

ところで、この種のプレーナ型アクチュエータにおいては、アクチュエータ部の駆動の安定性や、プレーナ型アクチュエータを実装基板へ実装するときのハンドリング性等を考慮した設計が求められており、支持部の形状を工夫することで、駆動の安定性やハンドリング性を向上させることができると考えられる。   By the way, in this type of planar actuator, design that takes into account the drive stability of the actuator section and handling characteristics when mounting the planar actuator on a mounting board is required, and the shape of the support section is devised. By doing so, it is considered that driving stability and handling properties can be improved.

そこで、本発明は上記の問題点に着目し、支持部の形状を工夫して駆動の安定性やハンドリング性を向上させたプレーナ型アクチュエータ及びその製造方法を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention focuses on the above-described problems, and an object thereof is to provide a planar actuator and a manufacturing method thereof in which the shape of the support portion is devised to improve the driving stability and handling properties.

上記目的を達成するために、請求項1に係る本発明によるプレーナ型アクチュエータは、枠状の固定部の内側のトーションバーに可動部が回動可能に軸支され、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーの厚さに応じた厚さを残して形成された溝部を有する第1半導体基板で形成されているアクチュエータ部と、第2半導体基板で前記固定部と異なる形状に形成され前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、前記固定部は前記第1及び第2半導体基板の間のエッチングストップ層を介して前記支持部に接合される。 In order to achieve the above object, a planar actuator according to the present invention according to claim 1 is such that a movable part is pivotally supported by a torsion bar inside a frame-like fixed part so as to be rotatable, and at least corresponds to the torsion bar. An actuator portion formed of a first semiconductor substrate having a groove portion formed by leaving a thickness corresponding to the thickness of the torsion bar at a portion; and a second semiconductor substrate formed in a shape different from that of the fixing portion. A support portion that supports the actuator portion, and the fixing portion is joined to the support portion via an etching stop layer between the first and second semiconductor substrates.

上記目的を達成するために、請求項5に係る本発明によるプレーナ型アクチュエータの製造方法は、枠状の固定部と、該固定部の内側に形成されるトーションバーと、前記トーションバーを介して前記固定部に回動可能に軸支され駆動手段によって駆動される可動部とを第1半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され前記固定部を介して前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、前記第1半導体基板として、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように予め溝部が形成されたキャビティー基板を用いて形成したプレーナ型アクチュエータの製造方法において、半導体基板の裏面側からエッチングして、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように除去して前記溝部を形成して、前記第1半導体基板としてのキャビティー基板を形成する工程と、前記第1半導体基板の裏面に、第2半導体基板を貼り合わせる工程と、前記第1半導体基板の表面をパターニングして、エッチングし、前記固定部、前記トーションバー及び前記可動部以外の部分を除去し、前記アクチュエータ部を形成する工程と、前記第2半導体基板の裏面をパターニングして、前記固定部と異なる形状になるようにエッチングし、前記支持部以外の部分を除去し、前記支持部を形成する工程と、を上記順序で行うIn order to achieve the above object, a planar actuator manufacturing method according to a fifth aspect of the present invention includes a frame-shaped fixing portion, a torsion bar formed inside the fixing portion, and the torsion bar. An actuator unit that is integrally formed with a first semiconductor substrate and a movable unit that is pivotally supported by the fixed unit and is driven by a driving unit, and the actuator unit that is formed of a second semiconductor substrate via the fixing unit. A cavity substrate having a support portion for supporting an actuator portion and having a groove portion formed in advance so that a thickness corresponding to the torsion bar remains at least in a portion corresponding to the torsion bar as the first semiconductor substrate. In the planar actuator manufacturing method formed by using, etching from the back side of the semiconductor substrate corresponds to at least the torsion bar. Forming a groove substrate as a first semiconductor substrate by removing the thickness corresponding to the torsion bar so that a thickness corresponding to the torsion bar remains, and forming a cavity substrate on the back surface of the first semiconductor substrate; A step of bonding two semiconductor substrates, a step of patterning and etching the surface of the first semiconductor substrate, removing portions other than the fixed portion, the torsion bar and the movable portion, and forming the actuator portion; And patterning the back surface of the second semiconductor substrate, etching to form a shape different from that of the fixed portion, removing portions other than the support portion, and forming the support portion in the order described above. .

また、上記目的を達成するために、請求項8に係る本発明によるプレーナ型アクチュエータの製造方法は、枠状の固定部と、該固定部の内側に形成されるトーションバーと、前記トーションバーを介して前記固定部に回動可能に軸支され駆動手段によって駆動される可動部とを第1半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され前記固定部を介して前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、前記第1半導体基板として、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように予め溝部が形成されたキャビティー基板を用いて形成したプレーナ型アクチュエータの製造方法において、半導体基板の裏面側からエッチングして、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように除去して前記溝部を形成して、前記第1半導体基板としてのキャビティー基板を形成する工程と、前記第2半導体基板の表面側から、前記可動部の回動を許容する溝部を形成するようにエッチングして、前記支持部を形成する工程と、前記第1半導体基板の裏面に、前記第2半導体基板を貼り合わせる工程と、前記第1半導体基板の表面をパターニングして、エッチングし、前記固定部、前記トーションバー及び前記可動部以外の部分を除去し、前記アクチュエータ部を形成する工程と、を上記順序で行うIn order to achieve the above object, a planar actuator manufacturing method according to the present invention according to claim 8 includes a frame-shaped fixing portion, a torsion bar formed inside the fixing portion, and the torsion bar. An actuator unit that is integrally formed of a first semiconductor substrate and a movable unit that is pivotally supported by the fixed unit and driven by a driving means, and a second semiconductor substrate that is formed through the fixing unit. A cavity in which a groove portion is formed in advance so that a thickness corresponding to the torsion bar remains at least in a portion corresponding to the torsion bar as the first semiconductor substrate. In a planar actuator manufacturing method formed using a substrate, etching is performed from the back surface side of the semiconductor substrate so that at least the torsion bar is Forming a groove substrate as a first semiconductor substrate by removing the portion corresponding to the torsion bar so as to leave a thickness corresponding to the torsion bar, and from the surface side of the second semiconductor substrate; Etching to form a groove allowing rotation of the movable part, forming the support part, attaching the second semiconductor substrate to the back surface of the first semiconductor substrate, Patterning and etching the surface of the first semiconductor substrate, removing portions other than the fixed portion, the torsion bar, and the movable portion, and forming the actuator portion in the order described above .

本発明によるプレーナ型アクチュエータによれば、支持部を固定部と異なる形状に形成することで、具体的には、例えば、この支持部の枠外面が固定部の枠外面と略面一でかつ支持部の枠幅が固定部の枠幅より幅広になるように支持部を枠状に形成したり、第2半導体基板として可動部の回動を許容する溝部を有するキャビティー基板を用いて支持部を形成したりすることで、支持部の強度を高めることができるため、駆動の安定性やハンドリング性を向上させることができる。そして、エッチングストップ層により、第1半導体基板の固定部と第2半導体基板の支持部とを接合できると共に、第1半導体基板や第2半導体基板のエッチングをストップさせることができる。 According to the planar actuator of the present invention, the support portion is formed in a shape different from that of the fixed portion. Specifically, for example, the frame outer surface of the support portion is substantially flush with the frame outer surface of the fixed portion. The support portion is formed in a frame shape so that the frame width of the portion is wider than the frame width of the fixed portion, or a cavity substrate having a groove portion that allows the movable portion to rotate as the second semiconductor substrate. Since the strength of the support portion can be increased by forming or the like, driving stability and handling properties can be improved. The etching stop layer can join the fixing portion of the first semiconductor substrate and the support portion of the second semiconductor substrate, and can stop the etching of the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate.

本発明によるプレーナ型アクチュエータの第1実施形態の上面図である。It is a top view of a first embodiment of a planar actuator according to the present invention. 図1に示すプレーナ型アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the planar type actuator shown in FIG. キャビティー基板からなる第1半導体基板の上面図である。It is a top view of the 1st semiconductor substrate which consists of a cavity board | substrate. 上記第1実施形態のプレーナ型アクチュエータの製造方法を説明する製造工程図である。It is a manufacturing process figure explaining the manufacturing method of the planar type actuator of the said 1st Embodiment. 図4に続く製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram following FIG. 4; 本発明によるプレーナ型アクチュエータの第2実施形態の断面図である。It is sectional drawing of 2nd Embodiment of the planar type actuator by this invention. キャビティー基板からなる第2半導体基板の上面図である。It is a top view of the 2nd semiconductor substrate which consists of a cavity board | substrate. 上記第2実施形態のプレーナ型アクチュエータの製造方法を説明する製造工程図である。It is a manufacturing-process figure explaining the manufacturing method of the planar type actuator of the said 2nd Embodiment. 図8に続く製造工程図である。FIG. 9 is a manufacturing process diagram following FIG. 8; 上記第2実施形態におけるプレーナ型アクチュエータの別の構成例を示す図で、の上面図である。It is a figure which shows another structural example of the planar type actuator in the said 2nd Embodiment, and is a top view. 図10に示すプレーナ型アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the planar type actuator shown in FIG. 上記第2実施形態におけるプレーナ型アクチュエータのさらに別の構成例を示す図で、の上面図である。It is a figure which shows another structural example of the planar type actuator in the said 2nd Embodiment, and is a top view. 図12に示すプレーナ型アクチュエータの断面図である。It is sectional drawing of the planar type actuator shown in FIG.

以下、本発明によるプレーナ型アクチュエータの実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図1は本発明によるプレーナ型アクチュエータの第1実施形態の上面図であり、図2は、図1のA−O−B線に沿った断面図である。
図1及び図2において、本実施形態のプレーナ型アクチュエータ1は、図示省略の光源から光ビームを直交する2軸方向に偏向する二次元駆動の電磁駆動タイプのアクチュエータであり、アクチュエータ部2と支持部3とを備えて構成されている。
Embodiments of a planar actuator according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a top view of a planar actuator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-O-B in FIG.
1 and 2, a planar actuator 1 according to the present embodiment is a two-dimensionally driven electromagnetic drive type actuator that deflects a light beam from a light source (not shown) in two orthogonal directions. Part 3.

上記アクチュエータ部2は、固定部4と、外側トーションバー5a,5aと、外側可動部6aと、内側トーションバー5b,5bと、内側可動部6bとを単結晶シリコンからなる第1半導体基板7で一体形成して備えたものである。各可動部6a,6bは、通電により磁界を発生する駆動コイル8と後述する静磁界発生手段(図示省略)とで構成される駆動手段により駆動される。本実施形態において、アクチュエータ部2は、第1半導体基板7として、図2及び図3に示すように、外側トーションバー5a,5aに対応する各部位に外側トーションバー5a,5aに応じた厚さが残るように予め断面が台形状の各溝部9aが形成されると共に、内側トーションバー5b,5b及び内側可動部6bに対応する部位を含む部位に内側トーションバー5b,5bに応じた厚さが残るように予め断面が台形状の溝部9bが形成されたキャビティー基板を用いて形成されたものである。後述するように、このキャビティー基板からなる第1半導体基板7を、支持部3を形成する第2半導体基板10に保護層11を介して接合し、その後、第1半導体基板7をエッチングして固定部4、各トーションバー5a,5a、5b,5b及び各可動部6a,6b以外の部分を除去し、図2に示すアクチュエータ部2が形成される。保護層11は、シリコンの酸化膜等から成る層であり、第1半導体基板7及び第2半導体基板10のエッチング時のストップ層となる。また、アクチュエータ部2は支持部3と反対側の面にシリコンの酸化膜等の保護層12が被覆されている。この保護層12は、駆動コイル8と第1半導体基板7間の絶縁層となる。   The actuator unit 2 includes a fixed portion 4, outer torsion bars 5a and 5a, an outer movable part 6a, inner torsion bars 5b and 5b, and an inner movable part 6b formed by a first semiconductor substrate 7 made of single crystal silicon. It is formed integrally. Each of the movable parts 6a and 6b is driven by a driving means constituted by a driving coil 8 that generates a magnetic field by energization and a static magnetic field generating means (not shown) described later. In the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the actuator unit 2 has a thickness corresponding to the outer torsion bars 5a and 5a as the first semiconductor substrate 7, as shown in FIGS. Each of the grooves 9a having a trapezoidal cross section is formed in advance so that a portion corresponding to the inner torsion bars 5b, 5b and the inner movable part 6b has a thickness corresponding to the inner torsion bars 5b, 5b. It is formed by using a cavity substrate in which a groove 9b having a trapezoidal cross section is formed in advance so as to remain. As will be described later, the first semiconductor substrate 7 composed of the cavity substrate is bonded to the second semiconductor substrate 10 forming the support portion 3 via the protective layer 11, and then the first semiconductor substrate 7 is etched. Except for the fixed part 4, the torsion bars 5a, 5a, 5b, 5b and the movable parts 6a, 6b, the actuator part 2 shown in FIG. 2 is formed. The protective layer 11 is a layer made of a silicon oxide film or the like, and serves as a stop layer when the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10 are etched. The actuator unit 2 has a surface opposite to the support unit 3 covered with a protective layer 12 such as a silicon oxide film. The protective layer 12 serves as an insulating layer between the drive coil 8 and the first semiconductor substrate 7.

上記固定部4は、図1に示すように、枠状に形成されている。この固定部4の内側には、一対の外側トーションバー5a,5aを介して枠状の外側可動部6aが回動可能に軸支されている。そして、この外側可動部6aの内側には、外側トーションバー5a,5aと軸方向が直角な内側トーションバー5b,5bを介して内側可動部6bが回動可能に軸支されている。また、外側可動部6aの支持部3と反対側の面には、図示省略する光源からの光ビームを反射する反射ミラー13が設けられている。   The fixing part 4 is formed in a frame shape as shown in FIG. Inside the fixed portion 4, a frame-like outer movable portion 6a is rotatably supported via a pair of outer torsion bars 5a and 5a. Inside the outer movable portion 6a, the inner movable portion 6b is pivotally supported via inner torsion bars 5b and 5b whose axial directions are perpendicular to the outer torsion bars 5a and 5a. A reflection mirror 13 for reflecting a light beam from a light source (not shown) is provided on the surface of the outer movable portion 6a opposite to the support portion 3.

上記駆動コイル8は、通電により磁界を発生するものである。この通電により発生する磁界と、外側可動部6a及び内側可動部6b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手段(図示省略)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外側及び内側可動部6a,6bを回動させている。駆動コイル8は、本実施形態においては、外側可動部6aの支持部3とは反対側の面に敷設され、外側可動部6a及び内側可動部6bの駆動用の電気信号を重畳して供給可能に構成されている。図示省略するが、駆動コイル8の両端部は、一対の外側トーションバー5a,5aを経由して固定部4に設けた電極端子に接続され、同じく図示省略の外部の駆動回路とワイヤボンディング等の手段で電気的に接続されている。外部の駆動回路は、外側可動部6aの共振周波数で変化する電気信号と内側可動部6bの共振周波数で変化する電気信号とを重畳させた電気信号を供給するように構成する。これにより、駆動コイル8を内側可動部6bに別に設けることなく、内側可動部6bを回動させることができる。このように、内側可動部6bの周縁部等に駆動コイルを設ける必要がないため、内側可動部6bの表面全面に反射ミラー13を設けることができる。   The drive coil 8 generates a magnetic field when energized. Generated by the interaction between the magnetic field generated by this energization and the static magnetic field generated by two pairs of static magnetic field generating means (not shown) arranged with the opposite magnetic poles facing each other across the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b. The outer and inner movable parts 6a and 6b are rotated using the Lorentz force. In this embodiment, the drive coil 8 is laid on the surface of the outer movable portion 6a opposite to the support portion 3 and can superimpose and supply electric signals for driving the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b. It is configured. Although not shown, both end portions of the drive coil 8 are connected to electrode terminals provided on the fixed portion 4 via a pair of outer torsion bars 5a, 5a, and an external drive circuit not shown and wire bonding, etc. Electrically connected by means. The external drive circuit is configured to supply an electric signal in which an electric signal that changes at the resonance frequency of the outer movable portion 6a and an electric signal that changes at the resonance frequency of the inner movable portion 6b are superimposed. Thereby, the inner movable part 6b can be rotated without separately providing the drive coil 8 in the inner movable part 6b. Thus, since it is not necessary to provide a drive coil in the periphery of the inner movable part 6b, the reflection mirror 13 can be provided on the entire surface of the inner movable part 6b.

前記支持部3は、固定部4を支持するものであり、単結晶シリコンからなる第2半導体基板10で形成され、固定部4と異なる形状に形成されている。一般的に、支持部3は、可能な限り強度が高い方が、アクチュエータ部2の駆動の安定性やプレーナ型アクチュエータを実装基板へ実装するときのハンドリング性を高めることができる。本実施形態において、支持部3は、図2に示すように、枠状に形成され、この支持部3の枠幅が固定部4の枠幅より幅広に形成されている。これにより、支持部3の強度を高めている。また、本実施形態において、支持部3は、図2に示すように、枠の外面が固定部4の枠外面と略面一になるように形成されている。このようにして、固定部4の枠の外側方向に支持部3をサイズアップせずに強度を高めることができる。   The support part 3 supports the fixing part 4, is formed of a second semiconductor substrate 10 made of single crystal silicon, and has a shape different from that of the fixing part 4. Generally, the support part 3 having higher strength as much as possible can improve the driving stability of the actuator part 2 and the handling property when the planar actuator is mounted on a mounting board. In the present embodiment, the support portion 3 is formed in a frame shape as shown in FIG. 2, and the frame width of the support portion 3 is formed wider than the frame width of the fixed portion 4. Thereby, the intensity | strength of the support part 3 is raised. In the present embodiment, the support portion 3 is formed so that the outer surface of the frame is substantially flush with the outer surface of the fixing portion 4 as shown in FIG. In this way, the strength can be increased without increasing the size of the support portion 3 in the outer direction of the frame of the fixed portion 4.

次に、このように構成されたプレーナ型アクチュエータ1の動作を、図1及び図2を参照して説明する。   Next, the operation of the planar actuator 1 configured as described above will be described with reference to FIGS.

まず、駆動コイル8に外側可動部6aの共振周波数で変化する電気信号と内側可動部6bの共振周波数で変化する電気信号とを重畳させた電気信号(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、このローレンツ力により外側可動部6a及び内側可動部6bがそれぞれ回動される。外側可動部6a及び内側可動部6bは、それぞれの共振周波数に基づく周期で揺動し、反射ミラー13により光ビームを偏向走査できる。外側可動部6a及び内側可動部6bを回動させるための回転力は、駆動コイル8に流す駆動電流値に比例するので、駆動コイル8に供給する駆動電流値を制御することで、外側可動部6a及び内側可動部6bの振れ角(光ビームの偏向角度)を制御することができる。   First, when an electric signal (current) in which an electric signal that changes at the resonance frequency of the outer movable portion 6a and an electric signal that changes at the resonance frequency of the inner movable portion 6b are passed through the drive coil 8, a magnetic field is generated. Lorentz force is generated by the interaction between the magnetic field and the static magnetic field generated by the static magnetic field generating means, and the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b are rotated by the Lorentz force. The outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b oscillate at a period based on the respective resonance frequencies, and the light beam can be deflected and scanned by the reflection mirror 13. Since the rotational force for rotating the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b is proportional to the drive current value flowing through the drive coil 8, the outer movable portion can be controlled by controlling the drive current value supplied to the drive coil 8. The deflection angle (light beam deflection angle) of 6a and the inner movable part 6b can be controlled.

このような構成により、本実施形態におけるプレーナ型アクチュエータ1によれば、支持部3を、枠状に形成すると共に、その枠幅が固定部4の枠幅より幅広に形成することで、支持部3の強度を高めることができるため、駆動の安定性及びハンドリング性を向上させることができる。さらに、支持部3を枠の外面が固定部4の枠外面と略面一になるように形成することで、サイズアップせずに、駆動の安定性及びハンドリング性を向上させることができる。   With such a configuration, according to the planar actuator 1 of the present embodiment, the support portion 3 is formed in a frame shape, and the frame width is formed wider than the frame width of the fixed portion 4. Since the strength of 3 can be increased, driving stability and handling properties can be improved. Furthermore, by forming the support portion 3 so that the outer surface of the frame is substantially flush with the outer surface of the fixed portion 4, the driving stability and handling properties can be improved without increasing the size.

次に、上記第1実施形態のプレーナ型アクチュエータ1の製造方法を詳細に説明する。
図4は、第1実施形態のプレーナ型アクチュエータ1の製造工程(A)〜(D)を示すものであり、図5は、図4に続く製造工程(E)〜(G)を示すものである。尚、図4及び図5は、各製造工程における、図1のA−O−B線に沿った断面に対応する図である。
Next, a method for manufacturing the planar actuator 1 of the first embodiment will be described in detail.
FIG. 4 shows manufacturing steps (A) to (D) of the planar actuator 1 of the first embodiment, and FIG. 5 shows manufacturing steps (E) to (G) subsequent to FIG. is there. 4 and 5 are diagrams corresponding to cross sections taken along the line AOB in FIG. 1 in each manufacturing process.

本実施形態におけるプレーナ型アクチュエータ1の製造方法は、半導体基板7’の両面に保護層11,12を形成する工程(A)と、第1半導体基板7としてのキャビティー基板を形成する工程(B)と、第1半導体基板7に再度保護層11を形成する工程(C)と、第1半導体基板7と第2半導体基板10を貼り合わせる工程(D)と、第1半導体基板7に駆動コイル8を形成する工程(E)と、第1半導体基板7をエッチングしてアクチュエータ部2を形成する工程(F)と、第2半導体基板10をエッチングして支持部3を形成する工程(G)と、を備えて構成される。
以下に本実施形態における上記各工程について説明する。
The planar actuator 1 manufacturing method according to the present embodiment includes a step (A) of forming the protective layers 11 and 12 on both surfaces of the semiconductor substrate 7 ′ and a step of forming a cavity substrate as the first semiconductor substrate 7 (B). ), A step (C) of forming the protective layer 11 again on the first semiconductor substrate 7, a step (D) of bonding the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10, and a drive coil to the first semiconductor substrate 7. Step (E) for forming 8, Step (F) for etching actuator portion 2 by etching first semiconductor substrate 7, and Step (G) for forming support portion 3 by etching second semiconductor substrate 10 And comprising.
Hereinafter, the respective steps in the present embodiment will be described.

工程(A)では、単結晶シリコンからなる半導体基板7’の両面に、保護層11,12を形成する。保護層11,12としては、本実施形態においては、酸化炉などを用いてシリコンの酸化膜を形成する。   In the step (A), the protective layers 11 and 12 are formed on both surfaces of the semiconductor substrate 7 ′ made of single crystal silicon. As the protective layers 11 and 12, in this embodiment, an oxide film of silicon is formed using an oxidation furnace or the like.

工程(B)では、半導体基板7’の裏面をパターニング後、この裏面側からウェットエッチングして、図4(B)及び図3に示すように、外側トーションバー5a,5aに対応する各部位に外側トーションバー5a,5aに応じた厚さが残るように除去し、断面が台形状の溝部9aを形成すると共に、内側トーションバー5b,5b及び内側可動部6bに対応する部位を含む部位に内側トーションバー5b,5bに応じた厚さが残るように除去し、断面が台形状の溝部9bを形成する。このようにして、溝部9a,9bが形成されたキャビティー基板からなる第1半導体基板7を形成する。ここで、ウェットエッチングの際、エッチング時間を精度よく管理してエッチング深さを精度よく管理することにより、ドライエッチングと比較して、各トーションバー5a,5a、5b,5bの厚さ精度を高めることができる。なお、図4及び図5におけるエッチングは、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングであってもよい。この場合、溝部9a,9bの断面は四角状になる。   In the step (B), after patterning the back surface of the semiconductor substrate 7 ′, wet etching is performed from the back surface side, and as shown in FIGS. 4B and 3, the portions corresponding to the outer torsion bars 5a and 5a are formed. The outer torsion bars 5a and 5a are removed so that the thickness corresponding to the outer torsion bars 5a and 5a remains, and a groove 9a having a trapezoidal cross section is formed. The torsion bars 5b, 5b are removed so that the thickness corresponding to the torsion bars 5b remains, and a groove portion 9b having a trapezoidal cross section is formed. In this way, the first semiconductor substrate 7 composed of the cavity substrate in which the groove portions 9a and 9b are formed is formed. Here, when wet etching is performed, the etching time is accurately controlled and the etching depth is accurately controlled, so that the thickness accuracy of each of the torsion bars 5a, 5a, 5b, and 5b is increased as compared with dry etching. be able to. Note that the etching in FIGS. 4 and 5 is not limited to wet etching but may be dry etching. In this case, the cross sections of the grooves 9a and 9b are square.

工程(C)では、第1半導体基板7の溝部9a,9bの内面に再度保護層11を形成する。   In the step (C), the protective layer 11 is formed again on the inner surfaces of the groove portions 9 a and 9 b of the first semiconductor substrate 7.

工程(D)では、第1半導体基板7の裏面(溝部9a,9b形成側)に、単結晶シリコンからなる第2半導体基板10を貼り合わせる。ここで、第1半導体基板7及び第2半導体基板10の加工(工程(F)及び工程(G))は、通常減圧した状態で行われるため、第1半導体基板7の溝部9a,9bに残留した空気が減圧下で膨張して、第1半導体基板7と第2半導体基板10との貼着面を剥離させたりしてしまうおそれがある。そのため、第1半導体基板7のエッチング(工程(B))を行う際に、図示省略するが予め空気抜き用の連通孔を形成するようにしたり、第1半導体基板7と第2半導体基板10を貼り合わせる前に第1半導体基板7の溝部9a,9b内を充填材で埋めるようにしたりするとよい。   In the step (D), the second semiconductor substrate 10 made of single crystal silicon is bonded to the back surface of the first semiconductor substrate 7 (grooves 9a and 9b forming side). Here, since the processing (step (F) and step (G)) of the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10 is normally performed under reduced pressure, it remains in the grooves 9 a and 9 b of the first semiconductor substrate 7. There is a possibility that the air that has been expanded expands under reduced pressure, and the bonding surfaces of the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10 are peeled off. Therefore, when etching the first semiconductor substrate 7 (step (B)), although not shown in the drawing, a communication hole for venting air is formed in advance, or the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10 are bonded. Before the alignment, the grooves 9a and 9b of the first semiconductor substrate 7 may be filled with a filler.

工程(E)では、第1半導体基板7の表面に配線材料をスパッタリングした後、パターニングして不要な部分をエッチングし、図示省略するが、駆動コイル8を外側可動部6aに形成する。   In the step (E), after wiring material is sputtered on the surface of the first semiconductor substrate 7, patterning is performed and unnecessary portions are etched, and although not shown, the drive coil 8 is formed in the outer movable portion 6a.

工程(F)では、第1半導体基板7の表面をパターニングし、保護層12および第1半導体基板7をエッチングして固定部4、外側トーションバー5a,5a、内側トーションバー5b,5b、外側可動部6a及び内側可動部6b以外の部分を除去し、アクチュエータ部2を形成する。この際、図5(F)に示すように、エッチングは、第1半導体基板7の下面及び溝部の内面に形成された保護層11に到達するまで行われる。   In the step (F), the surface of the first semiconductor substrate 7 is patterned, and the protective layer 12 and the first semiconductor substrate 7 are etched to fix the fixed portion 4, the outer torsion bars 5a and 5a, the inner torsion bars 5b and 5b, and the outer movable body. The actuator portion 2 is formed by removing portions other than the portion 6a and the inner movable portion 6b. At this time, as shown in FIG. 5F, the etching is performed until reaching the protective layer 11 formed on the lower surface of the first semiconductor substrate 7 and the inner surface of the groove.

工程(G)では、第2半導体基板10の裏面(第1半導体基板7と反対側)をパターニングして、支持部3が枠状で、その枠外面が固定部4の枠外面と略面一で、かつ、その枠幅が固定部4の枠幅より幅広になるように、第2半導体基板10をエッチングして支持部3を形成する。この際、第2半導体基板10に接する部分の保護層11は、エッチング時のストップ層として機能する。一方、第1半導体基板7の溝部9a,9bの内面に形成された保護層11は、このエッチング時にトーションバー等の裏面が不必要に削られ表面の荒れが発生することを確実に防止する。そして、第1半導体基板10と第2半導体基板10の間にある保護層11をエッチングし、固定部4以外の部分を除去する。最後に、第1半導体基板7の表面の反射ミラーを形成する箇所以外をマスキング治具等によりマスキングし、反射ミラーの材料をスパッタリングし、反射ミラー13を形成することにより、図1及び図2に示すプレーナ型アクチュエータ1が形成される。   In the step (G), the back surface of the second semiconductor substrate 10 (opposite side to the first semiconductor substrate 7) is patterned so that the support portion 3 has a frame shape and the outer surface of the frame is substantially flush with the outer surface of the fixed portion 4. In addition, the support portion 3 is formed by etching the second semiconductor substrate 10 so that the frame width is wider than the frame width of the fixed portion 4. At this time, the protective layer 11 in contact with the second semiconductor substrate 10 functions as a stop layer during etching. On the other hand, the protective layer 11 formed on the inner surfaces of the groove portions 9a and 9b of the first semiconductor substrate 7 surely prevents the back surface of the torsion bar or the like from being unnecessarily scraped during the etching and causing the surface roughness. Then, the protective layer 11 between the first semiconductor substrate 10 and the second semiconductor substrate 10 is etched, and portions other than the fixing portion 4 are removed. Finally, the portions other than the portion where the reflection mirror is formed on the surface of the first semiconductor substrate 7 are masked with a masking jig or the like, the material of the reflection mirror is sputtered, and the reflection mirror 13 is formed. The planar actuator 1 shown is formed.

次に、本発明の第2実施形態によるプレーナ型アクチュエータについて説明する。
図6は、本発明によるプレーナ型アクチュエータ1の第2実施形態の断面図であり、図2と同様にA−O−B線に沿った断面図である。尚、第2実施形態のプレーナ型アクチュエータ1の上面図は図1と同じである。図1に示す第1実施形態と同一の構成については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。また、本実施形態におけるプレーナ型アクチュエータ1の動作は、第1実施形態と同じであるため、説明を省略する。
Next, a planar actuator according to a second embodiment of the invention will be described.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a planar actuator 1 according to a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view along the line A-O-B as in FIG. The top view of the planar actuator 1 of the second embodiment is the same as FIG. Description of the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. 1 is omitted, and only different portions will be described. In addition, the operation of the planar actuator 1 in this embodiment is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

本実施形態においては、支持部3を形成する第2半導体基板10は、図6及び図7に示すように、外側可動部6a及び内側可動部6bの回動を許容する回動許容溝部9cが予め形成されたキャビティー基板であり、回動許容溝部9cの断面が台形状に形成されている。この第2半導体基板10は、保護層11を介して第1半導体基板7に接合されている。   In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the second semiconductor substrate 10 that forms the support portion 3 has a rotation allowing groove portion 9 c that allows the outer movable portion 6 a and the inner movable portion 6 b to rotate. It is a cavity substrate formed in advance, and the cross section of the rotation allowing groove 9c is formed in a trapezoidal shape. The second semiconductor substrate 10 is bonded to the first semiconductor substrate 7 via the protective layer 11.

このような構成により、本実施形態におけるプレーナ型アクチュエータ1によれば、支持部3を、各可動部6a,6bの回動を許容する回動許容溝部9cが形成されたキャビティー基板とすることで、支持部3の強度を第1実施形態の枠状の支持部と比べてさらに高めることができるため、ハンドリング性及び駆動の安定性をさらに向上させることができる。さらに、本実施形態のように、上記回動許容溝部9cが形成された支持部3は、回動許容溝部9c内にエアだまり領域を形成することができるため、外側可動部6a及び内側可動部6bが回動する際に、エアダンパーとして機能する。したがって、外側可動部6a及び内側可動部6bのQ値が高く、駆動制御が難しい場合には、本実施形態の支持部3の構造を採用することにより、支持部3をエアダンパーとして機能させることができるため、外側可動部6a及び内側可動部6bのQ値を下げることができ、駆動制御が容易になる。また、例えば、一般的に一枚の半導体基板上に複数のアクチュエータチップが形成され、洗浄用の水等を噴霧しながらダイシングして、単一のアクチュエータチップを形成するが、本実施形態の支持部3の構造を採用し、支持部3側から洗浄用の水等を噴霧してダイシングすることにより、アクチュエータ部2の破損等を心配することなくダイシングすることが可能となる。なお、本実施形態においては、第2半導体基板10の上面の形状は、図6及び図7に示すように、固定部4の下面より広くなるように形成した場合で説明したが、これに限らず、固定部4の下面と同じ形状又は固定部の下面より狭く形成してもよい。この場合であっても、支持部3はアクチュエータ部2の裏面を覆うように形成されているため、単なる枠状の従来の支持部よりも強度を高めることができる。   With such a configuration, according to the planar actuator 1 of the present embodiment, the support portion 3 is a cavity substrate on which a rotation allowing groove portion 9c that allows rotation of the movable portions 6a and 6b is formed. Thus, since the strength of the support portion 3 can be further increased as compared with the frame-like support portion of the first embodiment, handling properties and driving stability can be further improved. Furthermore, as in the present embodiment, the support portion 3 in which the rotation allowable groove portion 9c is formed can form an air pool region in the rotation allowable groove portion 9c, and therefore the outer movable portion 6a and the inner movable portion. When 6b rotates, it functions as an air damper. Therefore, when the Q value of the outer movable part 6a and the inner movable part 6b is high and drive control is difficult, the support part 3 is caused to function as an air damper by adopting the structure of the support part 3 of the present embodiment. Therefore, the Q values of the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b can be lowered, and drive control becomes easy. Also, for example, a plurality of actuator chips are generally formed on a single semiconductor substrate, and a single actuator chip is formed by dicing while spraying cleaning water or the like. By adopting the structure of the part 3 and dicing by spraying cleaning water or the like from the support part 3 side, the dicing can be performed without worrying about the breakage of the actuator part 2 or the like. In the present embodiment, the shape of the upper surface of the second semiconductor substrate 10 has been described as being formed so as to be wider than the lower surface of the fixed portion 4 as shown in FIGS. Instead, it may be formed in the same shape as the lower surface of the fixed portion 4 or narrower than the lower surface of the fixed portion. Even in this case, since the support part 3 is formed so as to cover the back surface of the actuator part 2, the strength can be increased as compared with a conventional frame-like support part.

次に、上記第2実施形態のプレーナ型アクチュエータ1の製造方法を詳細に説明する。
図8は、第2実施形態のプレーナ型アクチュエータ1の製造工程(A)〜(D)を示すものであり、図9は、図8に続く製造工程(E)及び(H)を示すものである。尚、図8及び図9は、各製造工程における、図1のA−O−B線に沿った断面に対応する図である。尚、第1実施形態のプレーナ型アクチュエータの製造方法と同一の構成については説明を簡略化する。
Next, a method for manufacturing the planar actuator 1 of the second embodiment will be described in detail.
FIG. 8 shows manufacturing steps (A) to (D) of the planar actuator 1 of the second embodiment, and FIG. 9 shows manufacturing steps (E) and (H) following FIG. is there. 8 and 9 are diagrams corresponding to cross sections taken along the line AOB in FIG. 1 in each manufacturing process. In addition, description is simplified about the structure same as the manufacturing method of the planar type actuator of 1st Embodiment.

本実施形態におけるプレーナ型アクチュエータ1の製造方法は、半導体基板7’に保護層12を形成する工程(A)と、第1半導体基板7としてのキャビティー基板を形成する工程(B)と、第2半導体基板10に保護層11を形成する工程(C)と、第2半導体基板12をエッチングして支持部を形成する工程(D)と、第2半導体基板10に再度保護層11を形成する工程(E)と、第1半導体基板7と第2半導体基板10を貼り合わせる工程(F)と、第1半導体基板7に駆動コイル8を形成する工程(G)と、第1半導体基板7をエッチングしてアクチュエータ部2を形成する工程(H)と、を備えて構成される。
以下に本実施形態における上記各工程について説明する。
The planar actuator 1 manufacturing method according to the present embodiment includes a step (A) of forming a protective layer 12 on a semiconductor substrate 7 ′, a step (B) of forming a cavity substrate as the first semiconductor substrate 7, (2) forming the protective layer 11 on the semiconductor substrate 10 (C); etching the second semiconductor substrate 12 (D) to form a support; and forming the protective layer 11 on the second semiconductor substrate 10 again. A step (E), a step (F) of bonding the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10, a step (G) of forming the drive coil 8 on the first semiconductor substrate 7, and the first semiconductor substrate 7 And a step (H) of forming the actuator portion 2 by etching.
Hereinafter, the respective steps in the present embodiment will be described.

工程(A)では、単結晶シリコンからなる半導体基板7’の表面に保護層12を形成する。そして、工程(B)では、第1実施形態の工程(B)と同様に、半導体基板7’をパターニング及びウェットエッチングして、溝部9a及び溝部9bが形成されたキャビティー基板からなる第1半導体基板7を形成する。   In the step (A), the protective layer 12 is formed on the surface of the semiconductor substrate 7 'made of single crystal silicon. Then, in the step (B), similarly to the step (B) of the first embodiment, the semiconductor substrate 7 ′ is patterned and wet-etched to form the first semiconductor composed of the cavity substrate on which the groove 9a and the groove 9b are formed. A substrate 7 is formed.

工程(C)では、単結晶シリコンからなる第2半導体基板10の表面に、保護層11を形成する。工程(D)では、第2半導体基板10の表面をパターニング後、ウェットエッチングして、外側可動部6a及び内側可動部6bの回動を許容する断面が台形状の回動許容溝部9cを形成し、支持部3を形成する。なお、このエッチングは、ウェットエッチングに限らず、ドライエッチングであってもよい。この場合、回動許容溝部9cの断面は四角状になる。   In the step (C), the protective layer 11 is formed on the surface of the second semiconductor substrate 10 made of single crystal silicon. In the step (D), after patterning the surface of the second semiconductor substrate 10, wet etching is performed to form a rotation-permissible groove 9c having a trapezoidal cross section that allows the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b to rotate. The support part 3 is formed. This etching is not limited to wet etching but may be dry etching. In this case, the cross section of the rotation allowing groove 9c is a square shape.

工程(E)では、第2半導体基板10の回動許容溝部9cの内面に再度保護層11を形成する。   In the step (E), the protective layer 11 is formed again on the inner surface of the rotation allowable groove 9c of the second semiconductor substrate 10.

工程(F)では、第1半導体基板7の裏面側に第2半導体基板10を貼り合わせる。この際、溝部9a,9b内と同様に、第2半導体基板10の回動許容溝部9c内を充填材で埋めるようにしてもよい。   In the step (F), the second semiconductor substrate 10 is bonded to the back surface side of the first semiconductor substrate 7. At this time, the inside of the rotation allowable groove 9c of the second semiconductor substrate 10 may be filled with a filler as in the grooves 9a and 9b.

工程(G)では、図示省略するが、配線材料をスパッタリングした後パターニング及びエッチングし、駆動コイル8を外側可動部6aに形成する。   In step (G), although not shown, the wiring material is sputtered and then patterned and etched to form the drive coil 8 on the outer movable portion 6a.

工程(H)では、保護層12および第1半導体基板7をエッチングして固定部4、外側トーションバー5a,5a、内側トーションバー5b,5b、外側可動部6a及び内側可動部6b以外の部分を除去し、アクチュエータ部2を形成する。この際、第1半導体基板7に接する部分の保護層11は、エッチング時のストップ層として機能し、第2半導体基板10の回動許容溝部9cの内面に形成された保護層11は、このエッチング時に回動許容溝部9cの内面が不必要に削られ表面の荒れが発生することを確実に防止する。そして、第1半導体基板7と第2半導体基板10の間にある保護層11をエッチングし、固定部4以外の部分を除去する。最後に、反射ミラー13を形成することにより、図6に示すプレーナ型アクチュエータ1が形成される。   In the step (H), the protective layer 12 and the first semiconductor substrate 7 are etched so that portions other than the fixed portion 4, the outer torsion bars 5a and 5a, the inner torsion bars 5b and 5b, the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b. The actuator part 2 is formed by removing. At this time, the protective layer 11 in contact with the first semiconductor substrate 7 functions as a stop layer at the time of etching, and the protective layer 11 formed on the inner surface of the rotation allowable groove 9c of the second semiconductor substrate 10 is etched. At times, it is possible to reliably prevent the inner surface of the rotation-permitting groove 9c from being unnecessarily shaved and causing surface roughness. Then, the protective layer 11 between the first semiconductor substrate 7 and the second semiconductor substrate 10 is etched to remove portions other than the fixed portion 4. Finally, by forming the reflection mirror 13, the planar actuator 1 shown in FIG. 6 is formed.

なお、上記第2実施形態において、支持部3を形成する第2半導体基板10は、図6に示すように、単にアクチュエータ部2に対して略凹形状に形成されたものとして説明したが、これに限らず、別の構成例を示す図10及び図11に示すように、回動許容溝部9c内の各可動部6a,6bの回動を妨げない箇所に凸部9dが残るように予め形成されたものとしてもよい。これにより、凸部9dがリブとして機能し、支持部3の強度を図6に示す支持部と比べてさらに高めることができるため、駆動の安定性及びハンドリング性をさらに向上させることができる。   In the second embodiment, the second semiconductor substrate 10 forming the support portion 3 has been described as being simply formed in a substantially concave shape with respect to the actuator portion 2 as shown in FIG. As shown in FIGS. 10 and 11 showing another configuration example, the protrusions 9d are formed in advance so as to remain in places where the rotation of the movable parts 6a and 6b in the rotation allowable groove 9c is not hindered. It is good also as what was done. Thereby, since the convex part 9d functions as a rib and the intensity | strength of the support part 3 can be further raised compared with the support part shown in FIG. 6, drive stability and handling property can further be improved.

また、上記第2実施形態において、固定部4は、図1及び図6に示したように、枠状に形成した場合で説明したが、これに限らず、さらに別の構成例を示す図12、及び図12のA−O−B線に沿った断面を表した図13に示すように、固定部4は、図1における一対の外側トーションバー5a,5aの軸方向と平行な2辺を除去した形状であってもよい。この場合、支持部3についても、図12及び図13に示すように、その上面の形状を固定部4に対応した形状に形成する。これらにより、一枚の半導体基板により多くのアクチュエータチップを形成することができる。また、静磁界発生手段を外側可動部6a及び内側可動部6bにより近づけることができるので、駆動力を向上させることができ、さらには、プレーナ型アクチュエータの小型化を実現することができる。なお、図12及び図13に示す構成においても、図10及び図11に示したように、回動許容溝部9c内の各可動部6a,6bの回動を妨げない箇所に凸部9dが残るように予め形成されたものとしてもよい。   Moreover, in the said 2nd Embodiment, although the fixing | fixed part 4 demonstrated in the case where it formed in frame shape as shown in FIG.1 and FIG.6, it is not restricted to this, FIG. 12 which shows another structural example. As shown in FIG. 13 showing a cross section along the line AOB in FIG. 12, the fixing portion 4 has two sides parallel to the axial direction of the pair of outer torsion bars 5a, 5a in FIG. The removed shape may be used. In this case, the support 3 is also formed in a shape corresponding to the fixed portion 4 as shown in FIGS. 12 and 13. Thus, many actuator chips can be formed on one semiconductor substrate. Further, since the static magnetic field generating means can be brought closer to the outer movable portion 6a and the inner movable portion 6b, the driving force can be improved, and further, the planar actuator can be miniaturized. In the configuration shown in FIGS. 12 and 13, as shown in FIGS. 10 and 11, the convex portion 9d remains at a location that does not hinder the rotation of the movable portions 6a and 6b in the rotation allowable groove portion 9c. It is good also as what was previously formed.

また、上記第1及び第2実施形態において、アクチュエータ部2は、各トーションバー5a,5a、5b,5bに対応する部位に加えて、内側可動部6bに対応する部位にも溝部が形成された例で説明したが、内側可動部6bの部位を外側可動部6aや固定部4と同一の厚みにしてもよい場合は、内側可動部6bに対応する部位に溝部を形成しなくてもよい。溝部は、少なくとも各トーションバー5a,5a、5b,5bに対応する部位に各トーションバー5a,5a、5b,5bに応じた厚さが残るように形成されていればよく、各トーションバー5a,5a、5b,5b以外の部位については、アクチュエータの設計仕様により適宜その形成位置を決めることができる。   In the first and second embodiments, the actuator portion 2 has a groove portion formed in a portion corresponding to the inner movable portion 6b in addition to the portion corresponding to each torsion bar 5a, 5a, 5b, 5b. As described in the example, when the inner movable portion 6b may have the same thickness as the outer movable portion 6a and the fixed portion 4, the groove portion does not have to be formed in the portion corresponding to the inner movable portion 6b. The groove portion only needs to be formed so that the thickness corresponding to each torsion bar 5a, 5a, 5b, 5b remains at least in a portion corresponding to each torsion bar 5a, 5a, 5b, 5b. The positions other than 5a, 5b, and 5b can be appropriately determined according to the actuator design specifications.

また、上記第1及び第2実施形態において、駆動コイル8を外側可動部6aにのみ設けた場合で説明したが、これに限らず、図示省略するが、従来と同様に外側可動部6aに外側駆動コイルを設け、内側可動部6bに内側駆動コイルを設けて、各駆動コイルに対応する可動部の共振周波数で変化する交流電流をそれぞれ供給して揺動させてもよい。また、このように各可動部に駆動コイルを設ける場合は、各駆動コイルに直流電流を供給して、供給したそれぞれの駆動電流値に応じた回動位置で外側可動部6a及び内側可動部6bを停止させ、反射ミラー13を所望の方向に向けて、光ビームをその方向に偏向させる構成としてもよい。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。さらに、上記第1及び第2本実施形態においては、反射ミラー13を形成した場合で説明したが、反射ミラー13を設けなくてもよい。   Moreover, in the said 1st and 2nd embodiment, although the case where the drive coil 8 was provided only in the outer side movable part 6a was demonstrated, it is not limited to this, but illustration is abbreviate | omitted. A drive coil may be provided, and an inner drive coil may be provided in the inner movable portion 6b, and an alternating current that changes at the resonance frequency of the movable portion corresponding to each drive coil may be supplied and swung. Further, in the case where the drive coils are provided in each movable part in this way, a DC current is supplied to each drive coil, and the outer movable part 6a and the inner movable part 6b are rotated at the rotation positions corresponding to the supplied drive current values. The reflection mirror 13 may be directed in a desired direction and the light beam may be deflected in that direction. Although the operation of the optical scanner has been described as an example, the present invention can be applied to other than the optical scanner. Further, in the first and second embodiments, the case where the reflection mirror 13 is formed has been described, but the reflection mirror 13 may not be provided.

また、上記第1及び第2実施形態においては、二次元アクチュエータを製造する場合について説明したが、本発明は一次元アクチュエータを製造する場合にも適用できるものである。また、本発明は、上述した電磁駆動タイプのプレーナ型アクチュエータだけでなく、静電駆動タイプ、圧電駆動タイプ等、あらゆるプレーナ型アクチュエータに適用できる。   In the first and second embodiments, the case of manufacturing a two-dimensional actuator has been described. However, the present invention can also be applied to the case of manufacturing a one-dimensional actuator. Further, the present invention can be applied not only to the above-described electromagnetic drive type planar actuator, but also to any planar actuator such as an electrostatic drive type and a piezoelectric drive type.

1 プレーナ型アクチュエータ
2 アクチュエータ部
3 支持部
4 固定部
5a,5a 外側トーションバー
5b,5b 内側トーションバー
6a 外側可動部
6b 内側可動部
7 第1半導体基板
8 駆動コイル(駆動手段)
9a,9b 溝部
9c 溝部(回動許容溝部)
9d 凸部
10 第2半導体基板
11 保護層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar type actuator 2 Actuator part 3 Support part 4 Fixed part 5a, 5a Outer torsion bar 5b, 5b Inner torsion bar 6a Outer movable part 6b Inner movable part 7 1st semiconductor substrate 8 Drive coil (drive means)
9a, 9b Groove 9c Groove (Turnable groove)
9d Convex portion 10 Second semiconductor substrate 11 Protective layer

Claims (10)

枠状の固定部の内側のトーションバーに可動部が回動可能に軸支され、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーの厚さに応じた厚さを残して形成された溝部を有する第1半導体基板で形成されているアクチュエータ部と、
第2半導体基板で前記固定部と異なる形状に形成され前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、
前記固定部は前記第1半導体基板及び前記第2半導体基板の間のエッチングストップ層を介して前記支持部に接合されるプレーナ型アクチュエータ。
The movable portion is rotatably supported on the frame-shaped fixing portion of the inner torsion bars, the grooves formed to leave a thickness corresponding to the thickness of the torsion bar at a site corresponding to at least the torsion bar an actuator portion which is formed in the first semiconductor substrate having,
A second semiconductor substrate having a support portion that is formed in a shape different from the fixed portion and supports the actuator portion;
The fixed part is a planar actuator joined to the support part via an etching stop layer between the first semiconductor substrate and the second semiconductor substrate.
前記支持部を枠状に形成する構成とし、該支持部の枠外面が前記固定部の枠外面と略面一で、かつ、該支持部の枠幅が前記固定部の枠幅より幅広になるように、該支持部を形成し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。   The support portion is formed in a frame shape, the frame outer surface of the support portion is substantially flush with the frame outer surface of the fixed portion, and the frame width of the support portion is wider than the frame width of the fixed portion. The planar actuator according to claim 1, wherein the support portion is formed as described above. 前記第2半導体基板は、前記可動部の回動を許容する溝部を有するキャビティー基板である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。 2. The planar actuator according to claim 1, wherein the second semiconductor substrate is a cavity substrate having a groove portion that allows the movable portion to rotate. 前記第2半導体基板は、前記溝部内の前記可動部の回動を妨げない箇所に凸部が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。   4. The planar actuator according to claim 3, wherein the second semiconductor substrate has a convex portion formed at a location that does not hinder the rotation of the movable portion in the groove portion. 枠状の固定部と、該固定部の内側に形成されるトーションバーと、前記トーションバーを介して前記固定部に回動可能に軸支され駆動手段によって駆動される可動部とを第1半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され前記固定部を介して前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、前記第1半導体基板として、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように予め溝部が形成されたキャビティー基板を用いて形成したプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
半導体基板の裏面側からエッチングして、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように除去して前記溝部を形成して、前記第1半導体基板としてのキャビティー基板を形成する工程と、
前記第1半導体基板の裏面に、第2半導体基板を貼り合わせる工程と、
前記第1半導体基板の表面をパターニングして、エッチングし、前記固定部、前記トーションバー及び前記可動部以外の部分を除去し、前記アクチュエータ部を形成する工程と、
前記第2半導体基板の裏面をパターニングして、前記固定部と異なる形状になるようにエッチングし、前記支持部以外の部分を除去し、前記支持部を形成する工程と、
を上記順序で行うことを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
A first semiconductor includes a frame-shaped fixed portion, a torsion bar formed inside the fixed portion, and a movable portion pivotally supported by the fixed portion via the torsion bar and driven by a driving unit. An actuator unit integrally formed with a substrate; and a support unit that is formed of a second semiconductor substrate and supports the actuator unit via the fixing unit, the first semiconductor substrate serving as at least the torsion bar In a planar actuator manufacturing method formed using a cavity substrate in which grooves are formed in advance so that a thickness corresponding to the torsion bar remains in a corresponding portion,
A cavity as the first semiconductor substrate is formed by etching from the back side of the semiconductor substrate and removing at least a portion corresponding to the torsion bar so that a thickness corresponding to the torsion bar remains. Forming a substrate;
Bonding a second semiconductor substrate to the back surface of the first semiconductor substrate;
Patterning and etching the surface of the first semiconductor substrate, removing portions other than the fixed portion, the torsion bar and the movable portion, and forming the actuator portion;
Patterning the back surface of the second semiconductor substrate, etching to have a different shape from the fixed portion, removing portions other than the support portion, and forming the support portion;
Are performed in the above order. A method for manufacturing a planar actuator.
前記支持部を形成する工程は、前記支持部の枠外面が前記固定部の枠外面と略面一で、かつ、当該支持部の枠幅が前記固定部の枠幅より幅広になるように、前記第2半導体基板をエッチングして前記支持部を枠状に形成することを特徴とする請求項5に記載のプレーナ型アクチュエータの製造方法。   The step of forming the support portion is such that the frame outer surface of the support portion is substantially flush with the frame outer surface of the fixed portion, and the frame width of the support portion is wider than the frame width of the fixed portion. 6. The method of manufacturing a planar actuator according to claim 5, wherein the second semiconductor substrate is etched to form the support portion in a frame shape. 前記キャビティー基板を形成する工程の後に、前記第1半導体基板の前記溝部の内面にエッチングストップ層を形成する工程を備えることを特徴とする請求項5又は6に記載のプレーナ型アクチュエータの製造方法。   The method for manufacturing a planar actuator according to claim 5, further comprising a step of forming an etching stop layer on an inner surface of the groove portion of the first semiconductor substrate after the step of forming the cavity substrate. . 枠状の固定部と、該固定部の内側に形成されるトーションバーと、前記トーションバーを介して前記固定部に回動可能に軸支され駆動手段によって駆動される可動部とを第1半導体基板で一体形成して備えたアクチュエータ部と、第2半導体基板で形成され前記固定部を介して前記アクチュエータ部を支持する支持部とを有し、前記第1半導体基板として、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように予め溝部が形成されたキャビティー基板を用いて形成したプレーナ型アクチュエータの製造方法において、
半導体基板の裏面側からエッチングして、少なくとも前記トーションバーに対応する部位に該トーションバーに応じた厚さが残るように除去して前記溝部を形成して、前記第1半導体基板としてのキャビティー基板を形成する工程と、
前記第2半導体基板の表面側から、前記可動部の回動を許容する溝部を形成するようにエッチングして、前記支持部を形成する工程と、
前記第1半導体基板の裏面に、前記第2半導体基板を貼り合わせる工程と、
前記第1半導体基板の表面をパターニングして、エッチングし、前記固定部、前記トーションバー及び前記可動部以外の部分を除去し、前記アクチュエータ部を形成する工程と、
を上記順序で行うことを特徴とするプレーナ型アクチュエータの製造方法。
A first semiconductor includes a frame-shaped fixed portion, a torsion bar formed inside the fixed portion, and a movable portion pivotally supported by the fixed portion via the torsion bar and driven by a driving unit. An actuator unit integrally formed with a substrate; and a support unit that is formed of a second semiconductor substrate and supports the actuator unit via the fixing unit, the first semiconductor substrate serving as at least the torsion bar In a planar actuator manufacturing method formed using a cavity substrate in which grooves are formed in advance so that a thickness corresponding to the torsion bar remains in a corresponding portion,
A cavity as the first semiconductor substrate is formed by etching from the back side of the semiconductor substrate and removing at least a portion corresponding to the torsion bar so that a thickness corresponding to the torsion bar remains. Forming a substrate;
Etching from the surface side of the second semiconductor substrate so as to form a groove that allows rotation of the movable part, and forming the support part;
Bonding the second semiconductor substrate to the back surface of the first semiconductor substrate;
Patterning and etching the surface of the first semiconductor substrate, removing portions other than the fixed portion, the torsion bar and the movable portion, and forming the actuator portion;
Are performed in the above order. A method for manufacturing a planar actuator.
前記支持部を形成する工程において、該溝部内の前記可動部の回動を妨げない箇所に凸部が残るように、前記第2半導体基板をエッチングして前記支持部を形成することを特徴とする請求項8に記載のプレーナ型アクチュエータの製造方法。   In the step of forming the support portion, the support portion is formed by etching the second semiconductor substrate so that a convex portion remains at a location that does not hinder the rotation of the movable portion in the groove portion. A method for manufacturing a planar actuator according to claim 8. 前記支持部を形成する工程の後に、前記第2半導体基板の前記溝部の内面にエッチングストップ層を形成する工程を備えることを特徴とする請求項8又は9に記載のプレーナ型アクチュエータの製造方法。   The method for manufacturing a planar actuator according to claim 8, further comprising a step of forming an etching stop layer on an inner surface of the groove portion of the second semiconductor substrate after the step of forming the support portion.
JP2011039608A 2011-02-25 2011-02-25 Planar actuator and manufacturing method thereof Active JP5922873B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039608A JP5922873B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Planar actuator and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011039608A JP5922873B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Planar actuator and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012176450A JP2012176450A (en) 2012-09-13
JP5922873B2 true JP5922873B2 (en) 2016-05-24

Family

ID=46978686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011039608A Active JP5922873B2 (en) 2011-02-25 2011-02-25 Planar actuator and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5922873B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101870413B1 (en) * 2014-07-10 2018-06-26 주식회사 센플러스 Method of manufacturing micro mirror
KR101894375B1 (en) * 2016-07-13 2018-09-04 이화여자대학교 산학협력단 Scanning micromirror
JP6579241B2 (en) * 2018-08-21 2019-09-25 セイコーエプソン株式会社 Optical scanner and head mounted display
JP7322698B2 (en) * 2019-12-27 2023-08-08 住友電気工業株式会社 mirror driving mechanism
JP2023138058A (en) * 2022-03-18 2023-09-29 日東電工株式会社 Wiring circuit substrate

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006201520A (en) * 2005-01-20 2006-08-03 Sumitomo Precision Prod Co Ltd Mems mirror scanner
JP2008039861A (en) * 2006-08-01 2008-02-21 Seiko Epson Corp Optical device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012176450A (en) 2012-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5922873B2 (en) Planar actuator and manufacturing method thereof
KR100908120B1 (en) Electromagnetic micro actuator
JP4949254B2 (en) Actuator
JP2010167536A (en) Actuator and actuator connected body
US10730742B2 (en) Actuator with plurality of torsion bars having varying spring constant
KR100790878B1 (en) Etching Method for decoupled comb electrodes by self-alignment
JP2009213296A (en) Planar-type electromagnetic actuator and manufacturing method therefor
JP4536462B2 (en) Planar actuator and manufacturing method thereof
JP2007111847A (en) Actuator
JP2019113841A (en) Actuator and manufacturing method of the same, as well as optical scanning device and manufacturing method of the same
JP5235341B2 (en) Planar type electromagnetic actuator
JP2009258210A (en) Optical reflection element
JP2006195290A (en) Image reader and image forming apparatus
JP6180074B2 (en) Planar type electromagnetic actuator
WO2015004710A1 (en) Actuator
JP5118546B2 (en) Electric micro mechanical switch
JP2006071678A (en) Planar type actuator
JP2009154264A (en) Mems module
JP2011152632A (en) Planar type actuator
JP5322844B2 (en) Planar actuator
JP4963864B2 (en) Electromagnetic actuator
JP2005081533A (en) Planar type actuator
JP7467069B2 (en) Manufacturing method of mirror device
JP2007252124A (en) Electromagnetic actuator
CN109946831B (en) Actuator and method for manufacturing same, and optical scanning device and method for manufacturing same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140210

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20140527

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150203

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150403

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20151027

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20160329

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20160415

R150 Certificate of patent (=grant) or registration of utility model

Ref document number: 5922873

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150