JP6190703B2 - Optical deflector and optical deflector chip - Google Patents

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本発明は、MEMS(Micro−Electro−Mechanical Systems)技術を利用して製造される光偏向器及び光偏向器チップに関する。   The present invention relates to an optical deflector and an optical deflector chip that are manufactured using MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) technology.

MEMS技術を利用して製造される光偏向器チップは、表側に光反射面を含む可動部と、可動部を可動するように支持するとともに、可動部を変位させるために裏側において開口する変位空間を内周側に形成する支持部とを有している(例:特許文献1,2)。   An optical deflector chip manufactured using MEMS technology has a movable part including a light reflecting surface on the front side, a displacement space that supports the movable part so as to move, and opens on the back side to displace the movable part. Is formed on the inner peripheral side (e.g., Patent Documents 1 and 2).

該光偏向器チップは、パッケージに収納され、パッケージと共に光偏向器を構成する(例:特許文献3)。パッケージには、例えば、ミラー面や可動部に異物が付着したり挟まったりするのを防止する役目がある。   The optical deflector chip is housed in a package and constitutes an optical deflector together with the package (eg, Patent Document 3). For example, the package has a role of preventing foreign matter from adhering to or sandwiching between the mirror surface and the movable part.

図9は、従来の光偏向器の構造を模式的に示している。図示した光偏向器125は、光偏向器チップ101と、光偏向器チップ101を収納空間127に収納するパッケージ126とを備える。   FIG. 9 schematically shows the structure of a conventional optical deflector. The illustrated optical deflector 125 includes an optical deflector chip 101 and a package 126 that stores the optical deflector chip 101 in a storage space 127.

光偏向器チップ101は、ミラー部102と、ミラー部102の周囲を包囲する内側枠部103と、内側枠部103を包囲する外側枠部104と、ミラー部102と内側枠部103との間に介在してミラー部102を第1の回転軸線の回りに往復回動させる内側アクチュエータ部と、内側枠部103と外側枠部104との間に介在して内側枠部103を、第1の回転軸線に対して直交する第2の回転軸線の回りに往復回動させる外側アクチュエータ部とを備える。   The optical deflector chip 101 includes a mirror part 102, an inner frame part 103 surrounding the mirror part 102, an outer frame part 104 surrounding the inner frame part 103, and between the mirror part 102 and the inner frame part 103. The inner frame portion 103 interposed between the inner frame portion 103 and the outer frame portion 104, and the inner frame portion 103 between the inner frame portion 103 and the first frame portion. An outer actuator section that reciprocates around a second rotation axis that is orthogonal to the rotation axis.

パッケージ126は、底部139において、中心部の凹部141と,凹部141を取り囲む周辺部の座部140とを有している。凹部141は、底面142と,底面142の周縁から起立する周壁143とを有している。延長空間145は、凹部141の底面142と周壁143とで形成され、光偏向器チップ101の変位許容空間135の裏側開口に合わせられるとともに、変位許容空間135の裏側に連続する空間を形成する。   The package 126 has, at the bottom 139, a central recess 141 and a peripheral seat 140 that surrounds the recess 141. The recess 141 has a bottom surface 142 and a peripheral wall 143 that stands up from the periphery of the bottom surface 142. The extension space 145 is formed by the bottom surface 142 of the concave portion 141 and the peripheral wall 143, and is aligned with the back side opening of the displacement allowable space 135 of the optical deflector chip 101 and forms a continuous space behind the displacement allowable space 135.

外側枠部104の裏面は、パッケージ本体128の座部140の面に合わせて平坦状である。外側枠部104の裏面は、その内周縁が座部140の内周縁に合わさるように、座部140に載置され、座部140との間に介在するダイアタッチ剤160により底部139に接着される。   The back surface of the outer frame portion 104 is flat to match the surface of the seat portion 140 of the package body 128. The back surface of the outer frame portion 104 is placed on the seat portion 140 such that the inner peripheral edge thereof is aligned with the inner peripheral edge of the seat portion 140, and is adhered to the bottom portion 139 by a die attach agent 160 interposed between the seat portion 140. The

特開2005−148459号公報JP 2005-148459 A 特開2008−40240号公報JP 2008-40240 A 特開2003−243550号公報JP 2003-243550 A

上記した従来の光偏向器125では、光偏向器チップ101をパッケージ本体128の底部139に固定する際、外側枠部104が載置される座部140の部位にダイアタッチ剤160が塗布される。その後、外側枠部104は、座部140に押圧されて、ダイアタッチ剤160により裏面を座部140に接着される。その際、ダイアタッチ剤160は、外側枠部104の外周の外側にはみ出して、はみ出した部分が外側枠部104の外周側に山裾状フィレット161を形成する。また、ダイアタッチ剤160は、外側枠部104の内周の内側にはみ出して、はみ出した部分が外側枠部104の内周側に玉状フィレット162を形成する。   In the conventional optical deflector 125 described above, when the optical deflector chip 101 is fixed to the bottom portion 139 of the package body 128, the die attach agent 160 is applied to the portion of the seat portion 140 on which the outer frame portion 104 is placed. . Thereafter, the outer frame portion 104 is pressed by the seat portion 140 and the back surface thereof is bonded to the seat portion 140 by the die attach agent 160. At that time, the die attach agent 160 protrudes to the outside of the outer periphery of the outer frame portion 104, and the protruding portion forms a mountain hem-like fillet 161 on the outer periphery side of the outer frame portion 104. Further, the die attach agent 160 protrudes inside the inner periphery of the outer frame portion 104, and the protruding portion forms a ball-shaped fillet 162 on the inner periphery side of the outer frame portion 104.

第2の回転軸線から最も遠い内側枠部103の外周縁部位は、第2の回転軸線の回りの往復回動に伴い、外側枠部104の内周側をかすめつつ、光偏向器チップ101の表裏方向へ変位するので、大きい玉状フィレット162が形成されていると、玉状フィレット162に衝突して破損したり、第2の回転軸線回りの往復回動を阻害される虞がある。   The outer peripheral edge portion of the inner frame portion 103 farthest from the second rotation axis is reciprocated around the second rotation axis, and the inner periphery side of the outer frame portion 104 is squeezed while the optical deflector chip 101 Since it is displaced in the front and back direction, if a large ball-shaped fillet 162 is formed, the ball-shaped fillet 162 may collide with the ball-shaped fillet 162 and may be damaged, or reciprocal rotation around the second rotation axis may be hindered.

この対策として、凹部141の径を増大して、外側枠部104が内周側において座部140から所定量突出する庇のような構造にし、玉状フィレット162を庇の下に形成して、玉状フィレット162の突出端が、外側枠部104の内周を越えて内側枠部103の変位範囲に突出しないようにすることが考えられる。しかしながら、この構造では、外側枠部104と座部140との接着面積が減少してしまい、接着力が低下するという問題がある。   As a countermeasure, the diameter of the recess 141 is increased so that the outer frame portion 104 has a structure like a ridge protruding a predetermined amount from the seat portion 140 on the inner peripheral side, and a ball-shaped fillet 162 is formed under the heel. It is conceivable that the protruding end of the ball-shaped fillet 162 does not protrude beyond the inner periphery of the outer frame portion 104 into the displacement range of the inner frame portion 103. However, in this structure, there is a problem that the adhesion area between the outer frame portion 104 and the seat portion 140 is reduced, and the adhesion force is reduced.

本発明の目的は、光偏向器チップとパッケージとの間の所望の接着面積を確保しつつ、接着剤が内側にはみ出して光偏向器チップの可動部の変位を妨害する事態を防止することができる光偏向器及び光偏向器チップを提供することである。   An object of the present invention is to prevent a situation in which an adhesive protrudes inward and obstructs displacement of a movable portion of an optical deflector chip while ensuring a desired adhesion area between the optical deflector chip and a package. An optical deflector and an optical deflector chip that can be provided.

本発明の光偏向器は、光偏向器チップと、該光偏向器チップを配置するパッケージとを備え、前記光偏向器チップは、表側に光反射面を含む可動部と、該可動部を変位自在に支持するとともに、前記可動部を変位させるために裏側において開口する変位空間を内周側に形成する支持部とを有し、前記パッケージは、前記変位空間の裏側に対峙する位置に形成された凹部と、前記光偏向器チップの前記支持部の裏面部が当たる位置に形成された座部とを有し、前記支持部の裏面部は、表裏方向に前記座部に対峙して接着される外周側裏部分と、表裏方向に対して直角方向に前記凹部の周壁に対峙して接着される内周側裏部分とを有することを特徴とする。   An optical deflector according to the present invention includes an optical deflector chip and a package in which the optical deflector chip is disposed. The optical deflector chip includes a movable part including a light reflecting surface on a front side, and the movable part is displaced. And a support part that forms a displacement space that opens on the back side to displace the movable part on the inner peripheral side, and the package is formed at a position facing the back side of the displacement space. And a seat portion formed at a position where the back surface portion of the support portion of the optical deflector chip hits, and the back surface portion of the support portion is bonded to the seat portion in the front-back direction. The outer peripheral side back portion and the inner peripheral side back portion bonded to the peripheral wall of the recess in a direction perpendicular to the front and back direction.

本発明によれば、光偏向器チップとパッケージは、光偏向器チップの裏面部の外周側裏部分とパッケージの座部との間、及び光偏向器チップの裏面部の内周側裏部分と凹部の周壁との間において接着されるので、所望の接着面積が確保される。   According to the present invention, the optical deflector chip and the package are provided between the outer periphery side back portion of the back surface portion of the optical deflector chip and the seat portion of the package, and the inner periphery side back portion of the back surface portion of the optical deflector chip. Since it adhere | attaches between the surrounding walls of a recessed part, a desired adhesion area is ensured.

また、本発明によれば、光偏向器チップの裏面部の内周側裏部分が表裏方向に対して直角方向に凹部の周壁に対峙している。したがって、座部に塗布された接着剤は、光偏向器チップの裏面部の外周側裏部分からの押圧に伴い、内側の方へ押し出されると、向きを内側から凹部の周壁に沿う向きに転換する。この結果、接着剤が、表裏方向に対して直角方向の内側へ支持部を越えてはみ出すことが防止され、可動部の変位を妨害する事態を防止することができる。   According to the present invention, the inner peripheral back portion of the back surface portion of the optical deflector chip faces the peripheral wall of the recess in a direction perpendicular to the front and back directions. Therefore, when the adhesive applied to the seat is pushed inward along with the pressing from the outer peripheral side of the back surface of the optical deflector chip, the direction changes from the inner side to the direction along the peripheral wall of the recess. To do. As a result, it is possible to prevent the adhesive from protruding beyond the support portion inwardly in the direction perpendicular to the front and back directions, and to prevent a situation in which the displacement of the movable portion is hindered.

本発明の光偏向器において、前記座部は、前記光偏向器チップが収納される収納空間の底部に接着されて起立する起立部の頂部に形成され、前記凹部は、前記起立部の内周側に形成されていることが好ましい。   In the optical deflector of the present invention, the seat portion is formed at a top portion of an upright portion that is bonded to a bottom portion of a storage space in which the optical deflector chip is stored, and the concave portion is an inner periphery of the upright portion. It is preferable that it is formed on the side.

この構成によれば、光偏向器チップの支持部は、底部との間に起立部を介在させて固定される。この起立部の内周側に支持部の内周側裏部分を嵌合させる際、裏面部と底部の表裏方向寸法が減少すると光偏向器チップの可動部が底部に衝突し易くなる。これを回避するために底部に凹部を形成する場合、凹部の深さを深くすると底部の強度が低下してしまうが、起立部を介在させるように構成して該起立部の高さを増大することにより、上記の問題を解消することができる。   According to this configuration, the support portion of the optical deflector chip is fixed with the upright portion interposed between the support portion and the bottom portion. When the inner peripheral side back portion of the support portion is fitted to the inner peripheral side of the standing portion, the movable portion of the optical deflector chip easily collides with the bottom portion when the front and back direction dimensions of the back surface portion and the bottom portion are reduced. In order to avoid this, when the concave portion is formed in the bottom portion, if the depth of the concave portion is increased, the strength of the bottom portion is lowered. However, the height of the standing portion is increased by interposing the upright portion. Thus, the above problem can be solved.

本発明の光偏向器において、前記光偏向器チップの前記可動部は、前記光反射面を表側に有するミラー部と、該ミラー部を包囲するとともに前記支持部としての外側枠部の内側に配設される内側枠部と、該内側枠部と前記ミラー部との間に介在して前記ミラー部を第1の回転軸線回りに往復回動させる内側アクチュエータ部と、前記第1の回転軸線に直交する第2の回転軸線の方向に前記内側枠部の両側でかつ前記外側枠部の内周側に配設され前記外側枠部と前記内側枠部との間に介在して前記内側枠部を前記第2の回転軸線の回りに、往復回動させる外側アクチュエータ部とを含むことが好ましい。   In the optical deflector of the present invention, the movable part of the optical deflector chip is disposed inside a mirror part having the light reflecting surface on the front side and an outer frame part that surrounds the mirror part and serves as the support part. An inner frame portion provided, an inner actuator portion interposed between the inner frame portion and the mirror portion, for reciprocatingly rotating the mirror portion around a first rotation axis, and the first rotation axis. The inner frame portion is disposed on both sides of the inner frame portion and on the inner peripheral side of the outer frame portion in the direction of the second rotation axis perpendicular to each other, and is interposed between the outer frame portion and the inner frame portion. And an outer actuator portion that reciprocally rotates around the second rotation axis.

この構成によれば、光偏向器チップの小型化のために、第2の回転軸線から最も離れた内側枠部の部位は、外側枠部の内周に極めて接近した箇所を表裏方向に変位するとともに、最大変位の箇所になって、支持部の裏面近辺まで変位する。しかしながら、裏面部の内周側裏部分が、外周側裏部分より裏方向へ突出して、凹部の周壁の嵌合する構造により、接着剤のはみ出し部は、裏面部の内周側裏部分の裏側の位置になって、内周側裏部分から内側への接着剤のはみ出しが防止される。これにより、内側枠部の最大変位部位が最大変位時に接着剤にぶつかることを有効に防止することができる。   According to this configuration, in order to reduce the size of the optical deflector chip, the portion of the inner frame portion that is farthest from the second rotation axis is displaced in the front-back direction at a location that is extremely close to the inner periphery of the outer frame portion. At the same time, it becomes the place of maximum displacement and is displaced to the vicinity of the back surface of the support portion. However, due to the structure in which the inner peripheral side back portion of the back surface protrudes in the back direction from the outer peripheral side back portion and the peripheral wall of the recess fits, the protruding portion of the adhesive is the back side of the inner peripheral side back portion of the back surface portion. This prevents the adhesive from protruding from the inner peripheral side back portion to the inside. Thereby, it can prevent effectively that the maximum displacement part of an inner side frame part collides with an adhesive agent at the time of a maximum displacement.

次に、本発明の光偏向器チップは、表側に光反射面を含む可動部と、前記可動部を可動するように支持するとともに、前記可動部を変位させるために裏側において開口する変位空間を内周側に形成する支持部とを備え、前記支持部の裏面部は、表裏方向に対して直角の平面となっている外周側裏部分と、前記外周側裏部分より裏方向へ突出した内周側裏部分とを有することを特徴とする。   Next, an optical deflector chip according to the present invention has a movable part including a light reflecting surface on the front side, and a displacement space that opens on the back side to support the movable part and move the movable part. A support portion formed on the inner peripheral side, and a rear surface portion of the support portion is an outer peripheral side back portion that is a plane perpendicular to the front and back direction, and an inner portion that protrudes in the back direction from the outer peripheral side back portion. And a circumferential back portion.

本発明の光偏向器チップによれば、支持部の裏面部は、パッケージの座部と凹所の周壁とに接着可能な外周側裏部分と内周側裏部分とを有するので、パッケージとの所望の接着面積が確保される。   According to the optical deflector chip of the present invention, the back surface portion of the support portion includes the outer peripheral side back portion and the inner peripheral side back portion that can be bonded to the seat portion of the package and the peripheral wall of the recess. A desired bonding area is ensured.

また、パッケージに接着される際の座部との間の接着剤は、内側に食み出すことなく凹部の周壁に沿って奥の方へ移動するので、接着剤の食み出し部が、可動部の変位を妨害する事態を防止することができる。   In addition, the adhesive between the seat when bonded to the package moves to the back along the peripheral wall of the recess without protruding inward, so the protruding portion of the adhesive is movable The situation which disturbs the displacement of a part can be prevented.

光偏向器チップの斜視図。The perspective view of an optical deflector chip | tip. 光偏向器の構造図。The structure diagram of an optical deflector. 外側枠部の断面図。Sectional drawing of an outer side frame part. 光偏向器チップの第1範囲の製造工程図。The manufacturing process figure of the 1st range of an optical deflector chip | tip. 光偏向器チップの第2範囲の製造工程図。The manufacturing process figure of the 2nd range of an optical deflector chip | tip. 光偏向器チップの第3範囲の製造工程図。The manufacturing process figure of the 3rd range of an optical deflector chip | tip. パッケージに光偏向器チップを組み付ける製造工程図。The manufacturing process figure which attaches an optical deflector chip | tip to a package. 別のパッケージに光偏向器チップを組み付けるときの説明図。Explanatory drawing when attaching an optical deflector chip | tip to another package. 従来の光偏向器の説明図。Explanatory drawing of the conventional optical deflector.

図1を参照して、実施形態の光偏向器チップについて説明する。光偏向器チップ1は、後述のように、MEMS技術を利用して製造される。光偏向器チップ1は、中心に配置されるミラー部2、ミラー部2を外側から包囲する矩形の内側枠部3、及び内側枠部3を外側から包囲する矩形の外側枠部4を備えている。   The optical deflector chip according to the embodiment will be described with reference to FIG. As will be described later, the optical deflector chip 1 is manufactured using MEMS technology. The optical deflector chip 1 includes a mirror part 2 disposed at the center, a rectangular inner frame part 3 surrounding the mirror part 2 from the outside, and a rectangular outer frame part 4 surrounding the inner frame part 3 from the outside. Yes.

説明の便宜上、光偏向器チップ1の縦方向及び横方向を、それぞれ外側枠部4の短辺に平行な方向及び長辺に平行な方向と定義する。図1では、左斜め下−右斜め上の方向が光偏向器チップ1の縦方向であり、左斜め上−右斜め下の方向が光偏向器チップ1の横方向となる。また、光偏向器チップ1が、光を入射及び反射する側を光偏向器チップ1の表側と定義し、表側とは反対側を光偏向器チップ1の裏側と定義する。   For convenience of explanation, the vertical direction and the horizontal direction of the optical deflector chip 1 are defined as a direction parallel to the short side and a direction parallel to the long side of the outer frame part 4, respectively. In FIG. 1, the diagonally lower left-upper right direction is the vertical direction of the optical deflector chip 1, and the diagonally upper left-lower diagonal direction is the lateral direction of the optical deflector chip 1. Further, the side on which the light deflector chip 1 enters and reflects light is defined as the front side of the light deflector chip 1, and the side opposite to the front side is defined as the back side of the light deflector chip 1.

光偏向器チップ1は、ミラー部2の中心を通る縦方向の中心線に対して対称の構造になっている。1対のトーションバー5は、その軸線を縦方向に揃えて、ミラー部2に対して縦方向両側に配設され、ミラー部2に先端側を結合している。トーションバー5の基端側は内側枠部3の横辺の内周側の中心部に結合している。なお、トーションバー5の基端側は、内側枠部3の内周に結合することなく、内側枠部3の内周から分離していてもよい。   The optical deflector chip 1 has a symmetric structure with respect to a vertical center line passing through the center of the mirror portion 2. The pair of torsion bars 5 are arranged on both sides in the vertical direction with respect to the mirror part 2 with their axes aligned in the vertical direction, and the tip side is coupled to the mirror part 2. The base end side of the torsion bar 5 is coupled to the central portion on the inner peripheral side of the lateral side of the inner frame portion 3. The base end side of the torsion bar 5 may be separated from the inner periphery of the inner frame portion 3 without being coupled to the inner periphery of the inner frame portion 3.

各トーションバー5に対して、横方向両側には内側アクチュエータ6が1つずつ配設されている。内側アクチュエータ6は、横方向へ直線の形状であり、基端側及び先端側においてそれぞれ内側枠部3の内周及びトーションバー5に結合している。トーションバー5への内側アクチュエータ6の結合位置は、ミラー部2の周縁から所定距離、離れた縦方向位置に設定されている。   For each torsion bar 5, one inner actuator 6 is disposed on each side in the lateral direction. The inner actuator 6 has a linear shape in the lateral direction, and is coupled to the inner periphery of the inner frame portion 3 and the torsion bar 5 on the proximal end side and the distal end side, respectively. The coupling position of the inner actuator 6 to the torsion bar 5 is set to a vertical position away from the peripheral edge of the mirror unit 2 by a predetermined distance.

内側アクチュエータ6は、圧電膜を利用したカンチレバー式の圧電アクチュエータとなっている。光偏向器チップ1が光スキャナ等に組み込まれた場合には、横方向両側の内側アクチュエータ6は、光スキャナの制御器(図示せず)からの印加電圧により駆動される。該印加電圧は、周波数がミラー部2及びトーションバー5を含む構造部分の共振周波数と同一周波数(以下、「第1周波数」という。)で、かつ横方向両側の内側アクチュエータ6において、相互に逆の位相とされる。   The inner actuator 6 is a cantilever type piezoelectric actuator using a piezoelectric film. When the optical deflector chip 1 is incorporated in an optical scanner or the like, the inner actuators 6 on both sides in the lateral direction are driven by an applied voltage from a controller (not shown) of the optical scanner. The applied voltage has the same frequency as the resonance frequency of the structural portion including the mirror portion 2 and the torsion bar 5 (hereinafter referred to as “first frequency”), and is opposite to each other in the inner actuators 6 on both lateral sides. The phase is

この結果、横方向両側の内側アクチュエータ6としてのカンチレバーは、相互に逆位相で撓み量を増減し、トーションバー5を第1の回転軸線回りに同一の回転方向に駆動する。第1の回転軸線は、トーションバー5の軸線に一致し、ミラー部2の中心を通るように設定されている。   As a result, the cantilevers as the inner actuators 6 on both sides in the lateral direction increase or decrease the amount of deflection in opposite phases, and drive the torsion bar 5 in the same rotational direction around the first rotational axis. The first rotation axis coincides with the axis of the torsion bar 5 and is set to pass through the center of the mirror unit 2.

制御器(図示せず)から内側アクチュエータ6へカンチレバーの印加電圧として供給される制御電圧は、第1周波数で増減するので、ミラー部2は、第1の回転軸線の回りに第1周波数で往復回動する。   Since the control voltage supplied as the applied voltage of the cantilever from the controller (not shown) to the inner actuator 6 increases and decreases at the first frequency, the mirror unit 2 reciprocates around the first rotation axis at the first frequency. Rotate.

1対の外側アクチュエータ7は、内側枠部3に対して横方向両側に配設される。各外側アクチュエータ7は、ミアンダパターンで直列に結合された複数(図示の例では4つ)のカンチレバー13を有し、基端側を外側枠部4の縦辺部の一端側(図1において下側)に結合し、先端側を内側枠部3の縦辺部の一端側に結合している。   The pair of outer actuators 7 are disposed on both lateral sides with respect to the inner frame portion 3. Each outer actuator 7 has a plurality (four in the illustrated example) of cantilevers 13 coupled in series in a meander pattern, and the base end side is one end side of the vertical side portion of the outer frame portion 4 (the lower side in FIG. 1). The front end side is coupled to one end side of the vertical side portion of the inner frame portion 3.

各カンチレバー13は、1つのアクチュエータとして作動可能な構造を有している。したがって、外側アクチュエータ7の全体の作用は、4つのアクチュエータとしての4つのカンチレバー13の協働作用となる。   Each cantilever 13 has a structure operable as one actuator. Therefore, the entire action of the outer actuator 7 is a cooperative action of the four cantilevers 13 as the four actuators.

各外側アクチュエータ7において、カンチレバー13は、長手方向を光偏向器チップ1の縦方向に揃えて、並設され、横方向に隣り関係のカンチレバー13同士は、折返し部を介して端部において相互に連結されている。これにより、外側アクチュエータ7は、複数のカンチレバー13が直列に結合した構造になっている。   In each of the outer actuators 7, the cantilevers 13 are arranged side by side with the longitudinal direction aligned with the longitudinal direction of the optical deflector chip 1, and the cantilevers 13 that are adjacent in the lateral direction are mutually connected at the end portions via the folded portions. It is connected. Accordingly, the outer actuator 7 has a structure in which a plurality of cantilevers 13 are coupled in series.

各外側アクチュエータ7の複数のカンチレバー13に対し、外側アクチュエータ7の基端側から先端側への配列順に番号1〜4を付けると、各カンチレバー13の後述の圧電体層80への光スキャナの制御器(図示せず)からの所定の印加電圧の供給により、カンチレバー13の撓み量は、奇数番のカンチレバー13同士、及び偶数番のカンチレバー13同士では、同一位相で増減する。また、奇数番のカンチレバー13の撓み量と偶数番のカンチレバー13の撓み量とは、相互に逆位相で増減する。これにより、ミラー部2に対して横方向両側の外側アクチュエータ7は、協働して、内側枠部3の縦方向の一端側を第2の回転軸線の回りに往復回動させる。第2の回転軸線は、光偏向器チップ1の横方向に平行な直線であり、ミラー部2の中心において第1の回転軸線と直交する。   When numbers 1 to 4 are assigned to the plurality of cantilevers 13 of each outer actuator 7 in the order of arrangement from the proximal end side to the distal end side of the outer actuator 7, the optical scanner controls the piezoelectric layer 80 described later of each cantilever 13. By supplying a predetermined applied voltage from a container (not shown), the amount of bending of the cantilevers 13 increases and decreases in the same phase between the odd-numbered cantilevers 13 and between the even-numbered cantilevers 13. Further, the amount of bending of the odd-numbered cantilever 13 and the amount of bending of the even-numbered cantilever 13 increase or decrease in opposite phases. Thereby, the outer actuators 7 on both sides in the lateral direction with respect to the mirror part 2 cooperate to reciprocately rotate one end side in the longitudinal direction of the inner frame part 3 around the second rotation axis. The second rotation axis is a straight line parallel to the lateral direction of the optical deflector chip 1, and is orthogonal to the first rotation axis at the center of the mirror unit 2.

電極パッド8,9は、外側枠部4の一方及び他方の縦辺部の表側の面にそれぞれ配備される。電極パッド8は、ミラー部2に対して電極パッド8側に配設された内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7内の電極端子に金属配線を介して接続され、電極パッド9は、ミラー部2に対して電極パッド9側に配設された内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7内の電極端子に金属配線を介して接続される。電極パッド8,9は、ボンディングパッドとして、光偏向器チップ1が収納されるパッケージ26の端子と、図示しないボンディングワイヤを介して接続される。   The electrode pads 8 and 9 are respectively provided on the front side surfaces of one of the outer frame portions 4 and the other vertical side portion. The electrode pad 8 is connected to electrode terminals in the inner actuator 6 and the outer actuator 7 disposed on the electrode pad 8 side with respect to the mirror part 2 via metal wiring, and the electrode pad 9 is connected to the mirror part 2. The electrode terminals in the inner actuator 6 and the outer actuator 7 arranged on the electrode pad 9 side are connected via metal wiring. The electrode pads 8 and 9 are connected to the terminals of the package 26 in which the optical deflector chip 1 is housed as bonding pads via bonding wires (not shown).

光偏向器チップ1の全体の作用を簡単に説明する。ミラー部2は、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7の作動により第1及び第2の回転軸線の回りにそれぞれ第1及び第2周波数で往復回動しつつ、図示していない光源(例:レーザ光源)からの一定方向の光を表側からミラー部2の表側のミラー面に入射される。ミラー部2は、該光を、ミラー面において第1及び第2の回転軸線の回りの回転角に応じた角度で反射して、表側に出射する。   The overall operation of the optical deflector chip 1 will be briefly described. The mirror unit 2 reciprocally rotates around the first and second rotation axes at the first and second frequencies by the operation of the inner actuator 6 and the outer actuator 7, respectively, and a light source (not shown) (eg, laser light source). ) From a certain direction is incident on the mirror surface on the front side of the mirror unit 2 from the front side. The mirror unit 2 reflects the light at an angle corresponding to the rotation angle around the first and second rotation axes on the mirror surface and emits the light to the front side.

光偏向器チップ1からの出射光は、横方向及び縦方向へ所定の走査角範囲でかつ所定の振動数で往復する走査光となる。なお、通常、第2周波数は、第1周波数より低い値となっている。また、第2周波数での外側アクチュエータ7による第2軸線回りのミラー部2の往復回動には、ミラー部2及びトーションバー5を含む構造部分の共振は利用されない。したがって、外側アクチュエータ7によるミラー部2の回転駆動力は、内側アクチュエータ6によるミラー部2の回転駆動力よりも大きくする必要がある。   The light emitted from the optical deflector chip 1 becomes scanning light that reciprocates in a predetermined scanning angle range in the horizontal direction and the vertical direction at a predetermined frequency. In general, the second frequency is lower than the first frequency. Further, the resonance of the structural portion including the mirror portion 2 and the torsion bar 5 is not used for the reciprocating rotation of the mirror portion 2 around the second axis by the outer actuator 7 at the second frequency. Therefore, the rotational driving force of the mirror unit 2 by the outer actuator 7 needs to be larger than the rotational driving force of the mirror unit 2 by the inner actuator 6.

光偏向器チップ1は、典型的には、その縦方向及び横方向をそれぞれ鉛直方向及び水平方向に揃えて、設置される。その場合、第1の回転軸線回りのミラー部2の回動により、ミラー部2からの反射光は水平方向へ往復変位する。また、第2の回転軸線回りのミラー部2の回動により、ミラー部2からの反射光は鉛直方向へ往復変位する。これにより、光偏向器チップ1からの反射光は、照射先を縦横に走査する光として出射される。   The optical deflector chip 1 is typically installed with its vertical and horizontal directions aligned in the vertical and horizontal directions, respectively. In this case, the reflected light from the mirror unit 2 is reciprocated in the horizontal direction by the rotation of the mirror unit 2 around the first rotation axis. Further, the reflected light from the mirror part 2 is reciprocated in the vertical direction by the rotation of the mirror part 2 around the second rotation axis. Thereby, the reflected light from the optical deflector chip 1 is emitted as light for scanning the irradiation destination vertically and horizontally.

光偏向器チップ1は、その光源と共に、光スキャナに実装される。該光スキャナは、例えば、プロジェクタ、バーコードリーダ、レーザプリンタ、レーザヘッドアンプ、又はヘッドアップディスプレイ等に装備される。   The optical deflector chip 1 is mounted on an optical scanner together with its light source. The optical scanner is installed in, for example, a projector, a barcode reader, a laser printer, a laser head amplifier, or a head-up display.

図2は、光偏向器25の内部構造を示す断面図である。図2は、ミラー部2の中心を通り第2の回転軸線に対して直角な断面図となっている。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing the internal structure of the optical deflector 25. FIG. 2 is a cross-sectional view passing through the center of the mirror portion 2 and perpendicular to the second rotation axis.

光偏向器25は、光偏向器チップ1と、光偏向器チップ1を収納するセラミック製のパッケージ26とを備えている。パッケージ26は、光偏向器チップ1を収納する収納空間27を内側に形成するパッケージ本体28と、パッケージ本体28の開口側を封鎖する蓋29とを備える。蓋29による封鎖後の収納空間27内は、例えば減圧状態又はほぼ真空状態にある。蓋29は、光を透過する透過窓32を中心部に有する。パッケージ26の外からミラー部2に向かう入射光及びミラー部2からパッケージ26の外へ向かう反射光としての出射光は、透過窓32を通過する。   The optical deflector 25 includes an optical deflector chip 1 and a ceramic package 26 that houses the optical deflector chip 1. The package 26 includes a package main body 28 that forms a storage space 27 for storing the optical deflector chip 1 inside, and a lid 29 that seals the opening side of the package main body 28. The inside of the storage space 27 after being sealed by the lid 29 is, for example, in a reduced pressure state or a substantially vacuum state. The lid 29 has a transmission window 32 that transmits light at the center. Incident light traveling from the outside of the package 26 toward the mirror unit 2 and outgoing light as reflected light traveling from the mirror unit 2 to the outside of the package 26 pass through the transmission window 32.

光偏向器チップ1のミラー部2等の可動部は、図1で説明したように、外側アクチュエータ7の作用により第2の回転軸線回りに往復回動する。この結果、可動部の各部位は、表裏方向(図2の上下方向に相当)に往復変位する。ミラー部2の光反射面の中心は、表裏方向の可動部の変位中も表裏方向に同一位置に保持される。可動部は、光偏向器チップ1の作動停止中は、静止状態になり、表裏方向にミラー部2の中心にほぼ揃う位置(以下、「中立位置」という。)になる。   As described with reference to FIG. 1, the movable part such as the mirror part 2 of the optical deflector chip 1 reciprocates around the second rotation axis by the action of the outer actuator 7. As a result, each part of the movable portion is reciprocally displaced in the front and back direction (corresponding to the up and down direction in FIG. 2). The center of the light reflecting surface of the mirror part 2 is held at the same position in the front and back direction even during the displacement of the movable part in the front and back direction. The movable portion is in a stationary state while the optical deflector chip 1 is not operating, and is in a position (hereinafter referred to as “neutral position”) that is substantially aligned with the center of the mirror portion 2 in the front and back direction.

裏側空間35は、外側枠部4の内周面により形成され、可動部が表裏方向へ中立位置に対して裏側へ変位することを許容する。光偏向器チップ1の可動部において、第2の回転軸線から遠い部位ほど、表裏方向の変位範囲が増大する。また、外側アクチュエータ7において先端部に近い部位ほど、カンチレバー13の撓み量が蓄積され、表裏方向の変位範囲が増大する。この結果、内側枠部3の横辺部の外周縁は、外側枠部4の横辺部の内周側をかすめるように、光偏向器チップ1の表裏方向へ変位するとともに、光偏向器チップ1において表裏方向へ最大変位する部位になる。   The back side space 35 is formed by the inner peripheral surface of the outer frame part 4, and allows the movable part to be displaced to the back side with respect to the neutral position in the front and back direction. In the movable part of the optical deflector chip 1, the displacement range in the front and back direction increases as the position is farther from the second rotation axis. Further, the closer the tip of the outer actuator 7 is, the more the amount of bending of the cantilever 13 is accumulated, and the displacement range in the front and back direction increases. As a result, the outer peripheral edge of the lateral side portion of the inner frame portion 3 is displaced in the front and back direction of the optical deflector chip 1 so as to graze the inner peripheral side of the lateral side portion of the outer frame portion 4, and the optical deflector chip. 1, the maximum displacement is in the front and back direction.

パッケージ本体28の底部39は、周辺部の座部40と、中央部の凹部41とを有する。座部40は、光偏向器チップ1の表裏方向に対して直角の平面に形成されている。凹部41は、パッケージ本体28内の最奥部としての底面42と、底面42の周縁から表方向へ立ち上がる周壁43とを有する。   The bottom 39 of the package body 28 includes a peripheral seat 40 and a central recess 41. The seat 40 is formed in a plane perpendicular to the front and back direction of the optical deflector chip 1. The recess 41 has a bottom surface 42 as the innermost portion in the package body 28 and a peripheral wall 43 that rises in the front direction from the periphery of the bottom surface 42.

延長空間45は、凹部41の底面42及び周壁43により形成され、裏側空間35の裏側に連続する空間を形成する。光偏向器チップ1の表裏方向への内側枠部3の最大変位部は、最も裏側に変位したときには、外側枠部4の裏面を越えることがあるので、延長空間45は、その時の可動部と底面42との衝突を回避させる役割がある。   The extension space 45 is formed by the bottom surface 42 and the peripheral wall 43 of the recess 41, and forms a continuous space on the back side of the back side space 35. The maximum displacement portion of the inner frame portion 3 in the front and back direction of the optical deflector chip 1 may exceed the back surface of the outer frame portion 4 when it is displaced to the backmost side. There is a role to avoid collision with the bottom surface 42.

図3は、光偏向器チップ1の表裏方向に平行な平面で外側枠部4を切ったときの断面図である。外側枠部4は、表面50、外周面51及び内周面52をもつとともに、裏側に外周側裏面53、内周側裏面54及び内側外周面55をもつ。内周側裏面54は、表裏方向へ外周側裏面53より裏側へ突出している。このため、内側外周面55が外周側裏面53の内周縁と内周側裏面54の外周縁との間に形成されている。なお、内側外周面55に対し、外周面51は外側外周面を構成する。   FIG. 3 is a cross-sectional view when the outer frame portion 4 is cut along a plane parallel to the front and back direction of the optical deflector chip 1. The outer frame portion 4 has a surface 50, an outer peripheral surface 51, and an inner peripheral surface 52, and an outer peripheral side back surface 53, an inner peripheral side back surface 54, and an inner outer peripheral surface 55 on the back side. The inner peripheral back surface 54 protrudes from the outer peripheral back surface 53 to the back side in the front-back direction. For this reason, the inner peripheral surface 55 is formed between the inner peripheral edge of the outer peripheral back surface 53 and the outer peripheral edge of the inner peripheral back surface 54. Note that the outer peripheral surface 51 constitutes the outer peripheral surface with respect to the inner peripheral surface 55.

図3において、d1は、光偏向器チップ1の縦方向及び横方向の外周側裏面53の寸法、d2は、表裏方向の外周側裏面53と内周側裏面54との距離、d3は、光偏向器チップ1の縦方向及び横方向の表面50の寸法を示す。寸法例は次のとおりである。
d1:200[μm]以上、好ましくは250[μm]。
d2:200[μm]以上。
d3:500[μm]。
In FIG. 3, d1 is the dimension of the outer peripheral side back surface 53 in the vertical and horizontal directions of the optical deflector chip 1, d2 is the distance between the outer peripheral side back surface 53 and the inner peripheral side back surface 54 in the front and back direction, and d3 is the optical The dimensions of the longitudinal and lateral surfaces 50 of the deflector chip 1 are shown. Examples of dimensions are as follows.
d1: 200 [μm] or more, preferably 250 [μm].
d2: 200 [μm] or more.
d3: 500 [μm].

上記のd1,d2の寸法(例)によれば、光偏向器チップ1を外側枠部4の外周側裏面53を座部40に押し当てたときに、外周側裏面53が座部40から凹部41内へ滑り込むのを防止できる。なお、図1の光偏向器チップ1における外側枠部4の矩形の内周縁の寸法は、例えば、縦が約4mm、横が約10mmである。   According to the dimensions (examples) d1 and d2 above, when the optical deflector chip 1 is pressed against the outer peripheral side rear surface 53 of the outer frame portion 4 against the seat portion 40, the outer peripheral side rear surface 53 is recessed from the seat portion 40. It can prevent slipping into 41. The dimensions of the rectangular inner peripheral edge of the outer frame portion 4 in the optical deflector chip 1 of FIG. 1 are, for example, about 4 mm in length and about 10 mm in width.

図2に戻って、ダイアタッチ剤60は、底部39への光偏向器チップ1の固定に先立って、座部40の凹部41側の周縁部に沿って塗布される。ダイアタッチ剤60の材料は、例えば、エポキシ樹脂若しくはシリコン樹脂などの樹脂、又はAuSn共晶ペーストである。光偏向器チップ1は、外側枠部4の内側外周面55が凹部41の周壁43の内側に嵌合し、外周側裏面53が座部40に突き当たるように、凹部41の底面42の方へ押し込まれる。   Returning to FIG. 2, the die attach agent 60 is applied along the peripheral edge of the seat 40 on the side of the recess 41 before fixing the optical deflector chip 1 to the bottom 39. The material of the die attach agent 60 is, for example, a resin such as epoxy resin or silicon resin, or AuSn eutectic paste. In the optical deflector chip 1, the inner peripheral surface 55 of the outer frame portion 4 is fitted inside the peripheral wall 43 of the concave portion 41, and the outer peripheral side rear surface 53 abuts against the seat portion 40 toward the bottom surface 42 of the concave portion 41. Pushed in.

これにより、ダイアタッチ剤60は、外周側裏面53と座部40との間に挟まれて、光偏向器チップ1の表裏方向に対して直角方向であって凹部41側及びその反対方向、すなわち内側及び外側へ押し出される。山裾状フィレット61は、外側に座部40と外周側裏面53からはみ出して来たダイアタッチ剤60の部分により形成され、外周面51と座部40とに付着する。   Thereby, the die attach agent 60 is sandwiched between the outer peripheral side back surface 53 and the seat portion 40, and is perpendicular to the front and back direction of the optical deflector chip 1 and on the concave portion 41 side and the opposite direction thereof, that is, Extruded inward and outward. The mountain hem-like fillet 61 is formed by a portion of the die attach agent 60 that protrudes outward from the seat portion 40 and the outer peripheral back surface 53, and adheres to the outer peripheral surface 51 and the seat portion 40.

外周側裏面53と座部40との間から内側へ押し出されたダイアタッチ剤60の部分は、内側外周面55に突き当たり、向きを内側から光偏向器チップ1の表裏方向裏側へ転換される。その後は、周壁43と内側外周面55の間を底面42の方へ移動し、内周側裏面54から露出して、内周側裏面54に対して底面42側に玉状フィレット62を形成する。   The portion of the die attach agent 60 pushed inward from between the outer peripheral side back surface 53 and the seat 40 abuts on the inner outer peripheral surface 55, and the direction is changed from the inner side to the back side of the optical deflector chip 1. Thereafter, it moves between the peripheral wall 43 and the inner peripheral surface 55 toward the bottom surface 42, is exposed from the inner peripheral side rear surface 54, and forms a ball-shaped fillet 62 on the bottom surface 42 side with respect to the inner peripheral side rear surface 54. .

玉状フィレット62は、所定の大きさを有するが、内周面52より内側に突出することはない。また、外側枠部4は、外周側裏面53及び内側外周面55においてダイアタッチ剤60により接着されるので、十分な接着面積が確保される。   The ball-shaped fillet 62 has a predetermined size, but does not protrude inward from the inner peripheral surface 52. Moreover, since the outer side frame part 4 is adhere | attached by the die attach agent 60 in the outer peripheral side back surface 53 and the inner peripheral surface 55, sufficient adhesion area is ensured.

内側枠部3は、ミラー部2の中心を通る第2の回転軸線の回りに往復回動し、裏側への最大変位箇所の最大変位時では、表裏方向へ内周側裏面54の位置又はそれより裏側まで変位する。しかしながら、玉状フィレット62との衝突を免れるので、ダイアタッチ剤60による光偏向器チップ1の可動部の変位妨害は阻止される。   The inner frame portion 3 reciprocally rotates around the second rotation axis passing through the center of the mirror portion 2, and at the time of the maximum displacement at the maximum displacement portion toward the back side, Displace to the back side. However, since the collision with the ball-shaped fillet 62 is avoided, the displacement of the movable part of the optical deflector chip 1 due to the die attach agent 60 is prevented.

図4〜図7は、光偏向器25の製造工程を順番に示している。そのうち、図4〜図6は、光偏向器チップ1のみの製造工程である。図7は、完成した光偏向器チップ1をパッケージ26に組み込む製造工程である。これら図4〜図7は、製造工程の特徴を模式的に示したものであり、図1に図示した構造とは細部において相違している。   4 to 7 show the manufacturing process of the optical deflector 25 in order. 4 to 6 show the manufacturing process of the optical deflector chip 1 only. FIG. 7 shows a manufacturing process for incorporating the completed optical deflector chip 1 into the package 26. 4 to 7 schematically show the characteristics of the manufacturing process, and are different from the structure shown in FIG. 1 in detail.

図4〜図6の各STEPでは、光偏向器チップ1のミラー部2、外側枠部4、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7が未完成であるので、符号2,4,6,7に代えて、符号A1〜A4を使用する。   In each STEP of FIGS. 4 to 6, the mirror portion 2, the outer frame portion 4, the inner actuator 6 and the outer actuator 7 of the optical deflector chip 1 are not completed. , Symbols A1 to A4 are used.

A1は、光偏向器チップ1の製造工程におけるミラー部2の範囲としてのミラー部形成範囲を指す。A2は、光偏向器チップ1の製造工程における内側アクチュエータ6の範囲としての内側アクチュエータ形成範囲を指す。A3は、光偏向器チップ1の製造工程における外側アクチュエータ7の範囲としての外側アクチュエータ形成範囲を指す。A4は、光偏向器チップ1の製造工程における外側枠部4の範囲としての、外側枠部形成範囲を指す。   A1 indicates a mirror part forming range as a range of the mirror part 2 in the manufacturing process of the optical deflector chip 1. A2 indicates an inner actuator formation range as a range of the inner actuator 6 in the manufacturing process of the optical deflector chip 1. A3 indicates an outer actuator formation range as a range of the outer actuator 7 in the manufacturing process of the optical deflector chip 1. A4 indicates the outer frame portion forming range as the range of the outer frame portion 4 in the manufacturing process of the optical deflector chip 1.

光偏向器25の製造工程を順番に説明する。STEP1では、SOI(Silicon on Insulator)基板70が用意される。SOI基板70は、上の層から順番に、単結晶シリコンの活性層71(「SOI層」ともいう)、酸化シリコンの中間酸化膜層72、及び単結晶シリコンのハンドリング層73から成り、3層の貼り合わせ基板となっている。各層の厚みは、例えば、活性層71の厚みは5〜100[μm]、中間酸化膜層72の厚みは0.5〜2[μm]、ハンドリング層73の厚みは100〜600[μm]である。   The manufacturing process of the optical deflector 25 will be described in order. In STEP1, an SOI (Silicon on Insulator) substrate 70 is prepared. The SOI substrate 70 includes an active layer 71 (also referred to as “SOI layer”) of single crystal silicon, an intermediate oxide film layer 72 of silicon oxide, and a handling layer 73 of single crystal silicon in order from the upper layer. This is a bonded substrate. As for the thickness of each layer, for example, the thickness of the active layer 71 is 5 to 100 [μm], the thickness of the intermediate oxide film layer 72 is 0.5 to 2 [μm], and the thickness of the handling layer 73 is 100 to 600 [μm]. is there.

STEP2では、SOI基板70の表面(活性層71側)及び裏面(ハンドリング層73側)を熱酸化炉(拡散炉)によって酸化し、熱酸化シリコン膜74,75を形成する(熱酸化膜形成処理)。熱酸化シリコン膜74,75の厚みは、例えば0.1〜1[μm]とする。   In STEP 2, the front surface (active layer 71 side) and the back surface (handling layer 73 side) of the SOI substrate 70 are oxidized by a thermal oxidation furnace (diffusion furnace) to form thermal silicon oxide films 74 and 75 (thermal oxide film formation processing). ). The thickness of the thermally oxidized silicon films 74 and 75 is, for example, 0.1 to 1 [μm].

STEP3では、SOI基板70の表面(活性層71側)に、下部電極層79、圧電体層80、上部電極層81を順次形成する。   In STEP 3, the lower electrode layer 79, the piezoelectric layer 80, and the upper electrode layer 81 are sequentially formed on the surface of the SOI substrate 70 (active layer 71 side).

まず、STEP3の下部電極層形成処理では、SOI基板70の活性層71側の熱酸化シリコン膜74上に、2層の金属薄膜からなる下部電極層79を形成する。下部電極層79の材料としては、1層目(下層)の金属薄膜にはチタンを用い、2層目(上層)の金属薄膜には白金を用いる。各金属薄膜は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。各金属薄膜の厚みは、例えば1層目のTiは30〜100[nm]、2層目のPtは100〜300[nm]程度とする。   First, in the lower electrode layer forming process of STEP 3, a lower electrode layer 79 made of a two-layer metal thin film is formed on the thermally oxidized silicon film 74 on the active layer 71 side of the SOI substrate 70. As a material of the lower electrode layer 79, titanium is used for the first (lower) metal thin film, and platinum is used for the second (upper) metal thin film. Each metal thin film is formed by, for example, sputtering or electron beam evaporation. The thickness of each metal thin film is, for example, about 30 to 100 [nm] for the first Ti layer and about 100 to 300 [nm] for the second Pt layer.

次に、STEP3の圧電体層形成処理では、下部電極層79上に、1層の圧電膜からなる圧電体層80を形成する。圧電体層80の材料としては、圧電材料であるチタン酸ジルコン酸鉛(PZT)を用いる。また、圧電膜の厚みは、例えば1〜10[μm]程度とする。圧電膜は、例えば、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法により成膜する。反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法については、具体的には、特開2001−234331号公報、特開2002−177765号公報、特開2003−81694号公報に記載された手法を用いる。   Next, in the piezoelectric layer forming process of STEP 3, a piezoelectric layer 80 made of a single piezoelectric film is formed on the lower electrode layer 79. As a material of the piezoelectric layer 80, lead zirconate titanate (PZT) which is a piezoelectric material is used. The thickness of the piezoelectric film is, for example, about 1 to 10 [μm]. The piezoelectric film is formed by, for example, an ion plating method using reactive arc discharge. For the ion plating method using reactive arc discharge, specifically, the methods described in JP-A Nos. 2001-234331, 2002-177765, and 2003-81694 are used.

このアーク放電プラズマを利用した反応性イオンプレーティング法は、プラズマガンで真空容器内に発生させた高密度酸素プラズマ中で原料金属を加熱蒸発させ、真空容器内又は半導体基板上において各金属蒸気と酸素とが反応することにより、半導体基板上に圧電膜を形成するものである。この方法を用いることにより、比較的低い成膜温度においても高速に圧電膜を形成できる。特に、アーク放電反応性イオンプレーティング法による圧電膜を形成する際に、その下地として、例えば化学溶液堆積法(CSD(Chemical Solution Deposition)法)によりシード層を形成することで、より優れた圧電特性を有する圧電膜を形成することができる。   In this reactive ion plating method using arc discharge plasma, a source metal is heated and evaporated in a high-density oxygen plasma generated in a vacuum vessel by a plasma gun, and each metal vapor is deposited in the vacuum vessel or on a semiconductor substrate. By reacting with oxygen, a piezoelectric film is formed on the semiconductor substrate. By using this method, a piezoelectric film can be formed at high speed even at a relatively low film formation temperature. In particular, when a piezoelectric film is formed by an arc discharge reactive ion plating method, a seed layer is formed as a foundation by, for example, a chemical solution deposition method (CSD (Chemical Solution Deposition) method). A piezoelectric film having characteristics can be formed.

圧電膜は、例えばスパッタ法、ゾルゲル法等により成膜してもよい。ただし、反応性アーク放電を利用したイオンプレーティング法を用いることにより、良好な圧電特性(バルクの圧電体と同等の圧電特性)を有する厚みのある膜を成膜することができる。   The piezoelectric film may be formed by, for example, a sputtering method or a sol-gel method. However, by using an ion plating method using reactive arc discharge, a thick film having excellent piezoelectric characteristics (piezoelectric characteristics equivalent to a bulk piezoelectric body) can be formed.

次に、STEP3の上部電極層形成処理で、圧電体層80上に、1層の金属薄膜からなる上部電極層81を形成する。上部電極層81の材料としては、Pt又はAuを用いる。上部電極層81は、例えば、スパッタ法、電子ビーム蒸着法等により成膜する。上部電極層81の厚みは、例えば10〜200[nm]程度とする。   Next, the upper electrode layer 81 made of a single metal thin film is formed on the piezoelectric layer 80 by the upper electrode layer forming process of STEP 3. As a material of the upper electrode layer 81, Pt or Au is used. The upper electrode layer 81 is formed by, for example, a sputtering method or an electron beam evaporation method. The thickness of the upper electrode layer 81 is, for example, about 10 to 200 [nm].

STEP4では、形状加工処理で、内側アクチュエータ形成範囲A2及び外側アクチュエータ形成範囲A3において上部電極層81、圧電体層80及び下部電極層79の形状を加工する。これにより、内側アクチュエータ形成範囲A2及び外側アクチュエータ形成範囲A3における上部電極層81、圧電体層80及び下部電極層79から、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7の素子としての上部電極、圧電体及び下部電極が形成される。   In STEP 4, the shape of the upper electrode layer 81, the piezoelectric layer 80, and the lower electrode layer 79 is processed in the inner actuator formation range A2 and the outer actuator formation range A3 by shape processing. Thus, the upper electrode, the piezoelectric body, and the lower electrode as elements of the inner actuator 6 and the outer actuator 7 from the upper electrode layer 81, the piezoelectric layer 80, and the lower electrode layer 79 in the inner actuator formation range A2 and the outer actuator formation range A3. Is formed.

具体的には、まず、上部電極層81上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、上部電極層81及び圧電体層80に対して、RIE(Reactive Ion Etching)装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、上部電極パッド(上部配線接続部)、上部電極、及び圧電体が形成される。また、この時、これらの上部電極パッドと、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7を構成する各圧電カンチレバーの上部電極とを接続するための上部電極配線(電極配線パターン)も形成される。   Specifically, first, a resist material is patterned on the upper electrode layer 81 by using a photolithography technique. Next, dry etching is performed on the upper electrode layer 81 and the piezoelectric layer 80 by using a patterned resist material as a mask by using an RIE (Reactive Ion Etching) apparatus. Thereby, an upper electrode pad (upper wiring connection portion), an upper electrode, and a piezoelectric body are formed. At this time, upper electrode wirings (electrode wiring patterns) for connecting these upper electrode pads and the upper electrodes of the piezoelectric cantilevers constituting the inner actuator 6 and the outer actuator 7 are also formed.

同様に、下部電極層79上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、下部電極層79に対して、RIE装置を用いて、ドライエッチングを行う。これにより、下部電極パッド(下部配線接続部)、及び下部電極が形成される。   Similarly, a resist material is patterned on the lower electrode layer 79 by using a photolithography technique. Next, using the patterned resist material as a mask, dry etching is performed on the lower electrode layer 79 using an RIE apparatus. Thereby, a lower electrode pad (lower wiring connection portion) and a lower electrode are formed.

STEP5では、熱酸化シリコン膜75を除去して、ハードマスクを形成する。詳細には、SOI基板70の表面全体を厚膜レジストで保護しておき、裏面のハンドリング層73側の熱酸化シリコン膜75を、バッファードフッ酸(BHF)で除去する。そして、SOI基板70の裏面側のハンドリング層73上の全面に、1層のAl薄膜84を形成する。Al薄膜84は、例えばスパッタ法、蒸着法を用いて成膜する。そして、Al薄膜84上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、Al薄膜84に対してウェットエッチングを行う。これにより、後述のSTEP7のICP(Inductively Coupled Plasma)−RIE装置によるドライエッチングに用いるハードマスク(ミラー部形成範囲A1及び外側枠部形成範囲A4の裏面側のAl薄膜84)が形成される。   In STEP 5, the thermal silicon oxide film 75 is removed and a hard mask is formed. Specifically, the entire surface of the SOI substrate 70 is protected with a thick film resist, and the thermally oxidized silicon film 75 on the rear surface handling layer 73 side is removed with buffered hydrofluoric acid (BHF). Then, a single Al thin film 84 is formed on the entire surface of the handling layer 73 on the back side of the SOI substrate 70. The Al thin film 84 is formed using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. Then, a resist material is patterned on the Al thin film 84 using a photolithography technique. Next, wet etching is performed on the Al thin film 84 using the patterned resist material as a mask. Thereby, a hard mask (the Al thin film 84 on the back surface side of the mirror part forming range A1 and the outer frame part forming range A4) used for dry etching by an ICP (Inductively Coupled Plasma) -RIE apparatus of STEP 7 described later is formed.

STEP6では、活性層71の形状を加工する。まず、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングし、このパターニングしたレジスト材料をマスクとして、ICP−RIE装置を用いて、熱酸化シリコン膜74及び活性層71のシリコンの形状を加工する。ICP−RIE装置は、マイクロマシン技術で使用されるドライエッチング装置であり、シリコンを垂直に深く掘ることが可能な装置である。これにより、活性層71は、A2〜A4以外の箇所では除去される。   In STEP 6, the shape of the active layer 71 is processed. First, a resist material is patterned using a photolithography technique, and using the patterned resist material as a mask, the silicon shape of the thermally oxidized silicon film 74 and the active layer 71 is processed using an ICP-RIE apparatus. The ICP-RIE apparatus is a dry etching apparatus used in micromachine technology, and is an apparatus capable of deeply digging silicon vertically. Thereby, the active layer 71 is removed in places other than A2 to A4.

さらに、STEP6では、ミラー部形成範囲A1において、SOI基板70の中間酸化膜層72をICP−RIE装置を用いて除去する。そして、反射面形成処理で、ミラー部2のミラー面反射膜(ミラー部形成範囲A1の金属薄膜86)が形成される。まず、中間酸化膜層72を除去して露出したSOI基板70のハンドリング層73上に、1層の金属薄膜86を形成する。金属薄膜86の材料としては、例えばAu,Pt,Ag,Al等を用いる。また、金属薄膜86は、例えばスパッタ法、蒸着法を用いて成膜する。金属薄膜86の厚みは、例えば10〜500[nm]程度とする。   Further, in STEP 6, the intermediate oxide film layer 72 of the SOI substrate 70 is removed using an ICP-RIE apparatus in the mirror part formation range A1. Then, the mirror surface reflection film (the metal thin film 86 in the mirror part formation range A1) is formed by the reflection surface formation process. First, a single metal thin film 86 is formed on the handling layer 73 of the SOI substrate 70 exposed by removing the intermediate oxide film layer 72. As a material of the metal thin film 86, for example, Au, Pt, Ag, Al or the like is used. The metal thin film 86 is formed by using, for example, a sputtering method or a vapor deposition method. The thickness of the metal thin film 86 is, for example, about 10 to 500 [nm].

次に、金属薄膜86の形状を加工する。具体的には、まず、金属薄膜86上にフォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をパターニングする。次に、パターニングしたレジスト材料をマスクとして、金属薄膜86に対して、RIE装置を用いてドライエッチングを行う。これにより、ミラー部形成範囲A1において、SOI基板70のハンドリング層73上に、ミラー面反射膜としての金属薄膜86が残る。   Next, the shape of the metal thin film 86 is processed. Specifically, first, a resist material is patterned on the metal thin film 86 using a photolithography technique. Next, using the patterned resist material as a mask, dry etching is performed on the metal thin film 86 using an RIE apparatus. Thereby, the metal thin film 86 as a mirror surface reflecting film remains on the handling layer 73 of the SOI substrate 70 in the mirror part formation range A1.

STEP7では、STEP5で形成したハードマスクを用いて、ICP−RIE装置を用いて、ハンドリング層73のシリコンをSOI基板70の裏面から加工する。これにより、圧電カンチレバーの支持体(内側アクチュエータ形成範囲A2及び外側アクチュエータ形成範囲A3におけるハンドリング層73)の裏側とアウターフレームの外側とを一旦200[μm]程度掘り下げて、第1段掘下げ部87を形成する。   In STEP 7, using the hard mask formed in STEP 5, the silicon of the handling layer 73 is processed from the back surface of the SOI substrate 70 using an ICP-RIE apparatus. As a result, the back side of the piezoelectric cantilever support (the handling layer 73 in the inner actuator formation range A2 and the outer actuator formation range A3) and the outer side of the outer frame are once dug by about 200 [μm], and the first step dug portion 87 is formed. Form.

STEP8では、フォトリソグラフィ技術を用いてレジスト材料をミラー部形成範囲A1及び外側枠部形成範囲A4の裏側をパターニングする。次にパターニングしたレジスト材料をマスクとして、さらに、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7の支持体(内側アクチュエータ形成範囲A2及び外側アクチュエータ形成範囲A3の活性層71)の裏側を掘り下げる。そして、内側アクチュエータ形成範囲A2及び外側アクチュエータ形成範囲A3において第1段掘下げ部87から第2段掘下げ部88を形成する。   In STEP 8, the back side of the mirror part formation range A1 and the outer frame part formation range A4 is patterned using a photolithography technique. Next, using the patterned resist material as a mask, the back side of the support of the inner actuator 6 and the outer actuator 7 (the active layer 71 of the inner actuator formation range A2 and the outer actuator formation range A3) is further dug down. Then, the second step dug portion 88 is formed from the first step dug portion 87 in the inner actuator formation range A2 and the outer actuator formation range A3.

STEP9では、SOI基板70の中間酸化膜層72をバッファードフッ酸(BHF)でウェットエッチングして除去する。これにより、ミラー部2、トーションバー5、内側アクチュエータ6、外側アクチュエータ7、内側枠部3の周囲を部分的にSOI基板70から切り離して空隙89を形成し、内側アクチュエータ6の駆動と、外側アクチュエータ7の駆動と、ミラー部2、内側枠部3及びトーションバー5の回転とを可能にする。   In STEP 9, the intermediate oxide film layer 72 of the SOI substrate 70 is removed by wet etching using buffered hydrofluoric acid (BHF). Thereby, the periphery of the mirror part 2, the torsion bar 5, the inner actuator 6, the outer actuator 7, and the inner frame part 3 is partially separated from the SOI substrate 70 to form the gap 89, and the driving of the inner actuator 6 and the outer actuator 7 and the rotation of the mirror part 2, the inner frame part 3 and the torsion bar 5 are made possible.

STEP10では、パッケージ本体28の座部40の内周部にダイアタッチ剤60を塗布してから、外側枠部4の裏側の第1段掘下げ部87がパッケージ本体28の凹部41の周壁43に嵌合するように、光偏向器チップ1が凹部41に押し込まれる。なお、外側枠部4の裏側の第1段掘下げ部87は、図3において、外周側裏面53及び内側外周面55により形成される空間部に相当する。   In STEP 10, after the die attach agent 60 is applied to the inner peripheral portion of the seat portion 40 of the package body 28, the first step digging portion 87 on the back side of the outer frame portion 4 is fitted into the peripheral wall 43 of the recess 41 of the package body 28. The optical deflector chip 1 is pushed into the recess 41 so as to match. In addition, the 1st step dug-down part 87 of the back side of the outer side frame part 4 is corresponded in the space part formed of the outer peripheral side back surface 53 and the inner peripheral surface 55 in FIG.

STEP11では、STEP10において、座部40上にあったダイアタッチ剤60は、外側及び内側に押し出されて、座部40及び周壁43にそれぞれ山裾状フィレット61及び玉状フィレット62を形成する。   In STEP 11, the die attach agent 60 that was on the seat portion 40 in STEP 10 is pushed outward and inward to form a skirt-like fillet 61 and a ball-like fillet 62 on the seat 40 and the peripheral wall 43, respectively.

図8は、金属CAN製のパッケージ90に光偏向器チップ1を取付ける工程の説明図である。パッケージ90の底部91(図2のパッケージ26のパッケージ本体28の底面42に相当)は、全面が光偏向器チップ1の表裏方向に対して直角な平坦面に形成される。   FIG. 8 is an explanatory diagram of a process of attaching the optical deflector chip 1 to the package 90 made of metal CAN. The bottom portion 91 of the package 90 (corresponding to the bottom surface 42 of the package main body 28 of the package 26 in FIG. 2) is formed on a flat surface that is perpendicular to the front and back direction of the optical deflector chip 1.

環状起立部材93は、平面の表面及び裏面を有し、裏側にダイアタッチ剤60を塗布されてから、底部91の所定部位(図2のパッケージ26のパッケージ本体28の底部39における座部40の凹部41側の周縁部に相当)に接着される。なお、環状起立部材93の表裏方向寸法は、内側外周面55の寸法長さd2(図3参照)より十分に長くなっている。   The annular upright member 93 has a flat surface and a back surface, and after the die attach agent 60 is applied to the back side, a predetermined portion of the bottom portion 91 (the seat 40 at the bottom 39 of the package body 28 of the package 26 in FIG. 2). (Corresponding to the peripheral portion on the concave portion 41 side). The front and back dimension of the annular upright member 93 is sufficiently longer than the dimension length d2 (see FIG. 3) of the inner outer peripheral surface 55.

延長空間94は、環状起立部材93の内周側に形成され、パッケージ26の延長空間45(図2)と同一の役目をもち、光偏向器チップ1の裏側空間35にその裏側から合わせられる。   The extension space 94 is formed on the inner peripheral side of the annular upright member 93, has the same function as the extension space 45 (FIG. 2) of the package 26, and is fitted to the back side space 35 of the optical deflector chip 1 from the back side.

光偏向器チップ1は、環状起立部材93の表面側にダイアタッチ剤60を塗布してから、外側枠部4の裏側の第1段掘下げ部87が環状起立部材93の内周壁に嵌合するように、環状起立部材93の内周側に押し込まれる。図示は省略しているが、環状起立部材93の表面側のダイアタッチ剤60は、環状起立部材93への光偏向器チップ1の接着後、図7のSTEP11に図示したのと同様な山裾状フィレット61及び玉状フィレット62を環状起立部材93の頂面及び内周面に形成する。   In the optical deflector chip 1, the die attach agent 60 is applied to the surface side of the annular upright member 93, and then the first step digging portion 87 on the back side of the outer frame portion 4 is fitted to the inner peripheral wall of the annular upright member 93. In this way, it is pushed into the inner peripheral side of the annular upright member 93. Although not shown, the die attach agent 60 on the surface side of the annular upright member 93 has a mountain-like shape similar to that shown in STEP 11 of FIG. 7 after the optical deflector chip 1 is bonded to the annular upright member 93. The fillet 61 and the ball-shaped fillet 62 are formed on the top surface and the inner peripheral surface of the annular upright member 93.

環状起立部材93においても、環状起立部材93への光偏向器チップ1の取付けに伴い外側枠部4と環状起立部材93との間からはみ出したダイアタッチ剤60は、外側枠部4の内周壁を越えて、内側へ突出するのを防止される。この結果、玉状フィレット62(図7のSTEP11参照)による光偏向器チップ1の可動部の表裏方向変位の妨害が防止される。   Also in the annular upright member 93, the die attach agent 60 that protrudes from between the outer frame portion 4 and the annular upright member 93 with the attachment of the optical deflector chip 1 to the annular upright member 93 is the inner peripheral wall of the outer frame portion 4. It is prevented from projecting inward beyond. As a result, obstruction of the front-back direction displacement of the movable part of the optical deflector chip 1 due to the ball fillet 62 (see STEP 11 in FIG. 7) is prevented.

本発明の効果を確認する対比実験を行ったので、その結果を説明する。対比実験では、光偏向器25(図2)と光偏向器125(図9)とを対比した。光偏向器25は光偏向器チップ1を装備し、光偏向器125は光偏向器チップ101を装備する。光偏向器チップ1と光偏向器チップ101との相違は、外側枠部4及び外側枠部104の断面輪郭である。すなわち、外側枠部4の断面輪郭は図3で示したものであるのに対し、外側枠部104の断面輪郭は図9で示す矩形である。外側枠部4及び外側枠部104の断面輪郭以外の構造は、光偏向器チップ1及び光偏向器チップ101において同一である。したがって、実験結果に使用した光偏向器25,125のうち、光偏向器25について、具体的な数値等を説明する。   Since the comparison experiment which confirms the effect of this invention was conducted, the result is demonstrated. In the comparison experiment, the optical deflector 25 (FIG. 2) and the optical deflector 125 (FIG. 9) were compared. The optical deflector 25 is equipped with the optical deflector chip 1, and the optical deflector 125 is equipped with the optical deflector chip 101. The difference between the optical deflector chip 1 and the optical deflector chip 101 is the sectional outline of the outer frame portion 4 and the outer frame portion 104. That is, the cross-sectional contour of the outer frame portion 4 is that shown in FIG. 3, whereas the cross-sectional contour of the outer frame portion 104 is a rectangle shown in FIG. The structures other than the cross-sectional contours of the outer frame portion 4 and the outer frame portion 104 are the same in the optical deflector chip 1 and the optical deflector chip 101. Therefore, of the optical deflectors 25 and 125 used for the experimental results, specific numerical values and the like of the optical deflector 25 will be described.

第1の回転軸線の回りのミラー部2の往復回動の周波数としての共振周波数(ミラー部2とトーションバー5との質量体の共振周波数)は15[kHz]となるように設計した。このとき、SOI基板70の各層の厚みは、活性層71を50[μm]、中間酸化膜層72を2[μm]、ハンドリング層73を525[μm]とし、熱酸化シリコン膜74の厚みは500[nm]とした。また、下部電極層79(Ti/Pt)の厚みはTiを50[nm]、Ptを150[nm]とし、圧電体層80(PZT)の厚みは3[μm]とし、上部電極層81(Pt)の厚みは150[nm]とした。   The resonance frequency (resonance frequency of the mass body of the mirror unit 2 and the torsion bar 5) as a frequency of reciprocating rotation of the mirror unit 2 around the first rotation axis is designed to be 15 [kHz]. At this time, the thickness of each layer of the SOI substrate 70 is 50 [μm] for the active layer 71, 2 [μm] for the intermediate oxide film layer 72, and 525 [μm] for the handling layer 73, and the thickness of the thermally oxidized silicon film 74 is It was set to 500 [nm]. The thickness of the lower electrode layer 79 (Ti / Pt) is 50 [nm] for Ti and 150 [nm] for Pt, the thickness of the piezoelectric layer 80 (PZT) is 3 [μm], and the upper electrode layer 81 ( The thickness of Pt) was 150 [nm].

この光偏向器25について、内側アクチュエータ6にピーク間電圧Vpp=25[V]、周波数15[kHz]の交流電圧を駆動信号として印加し、外側アクチュエータ7にピーク間電圧Vpp=25[V]、周波数60[Hz]の交流電圧を駆動信号として印加した。内側アクチュエータ6は水平軸走査用で共振駆動し、外側アクチュエータ7は垂直軸走査用で非共振駆動とした。このとき、水平軸で最大偏向角±8°、垂直軸で最大偏向角±6°が得られる。   For this optical deflector 25, an AC voltage with a peak-to-peak voltage Vpp = 25 [V] and a frequency of 15 [kHz] is applied to the inner actuator 6 as a drive signal, and a peak-to-peak voltage Vpp = 25 [V] is applied to the outer actuator 7. An alternating voltage with a frequency of 60 [Hz] was applied as a drive signal. The inner actuator 6 was resonantly driven for horizontal axis scanning, and the outer actuator 7 was nonresonantly driven for vertical axis scanning. At this time, the maximum deflection angle ± 8 ° is obtained on the horizontal axis, and the maximum deflection angle ± 6 ° is obtained on the vertical axis.

光偏向器25では、表裏方向に対して直角方向の寸法(光偏向器チップ1の縦方向及び横方向の寸法)について、パッケージ26の延長空間45の寸法は、光偏向器チップ1の裏側空間35の寸法に対してd3−d1(d1,d3は図3参照)の2倍だけ広げた。また、凹部41の深さは、光偏向器チップ1の可動部が接触しない十分な深さとした。   In the optical deflector 25, the dimension of the extension space 45 of the package 26 is the space on the back side of the optical deflector chip 1 with respect to the dimensions perpendicular to the front and back directions (the vertical and horizontal dimensions of the optical deflector chip 1). The size of 35 was expanded by twice as long as d3-d1 (d1, d3 refer to FIG. 3). Further, the depth of the concave portion 41 is set to a sufficient depth so that the movable portion of the optical deflector chip 1 does not contact.

パッケージ26の座部40にダイアタッチ剤60としてシリコン系ダイアタッチ剤を塗布し、光偏向器チップ1の外側枠部4を載置して、熱硬化することにより接着した。   A silicon die attach agent was applied to the seat portion 40 of the package 26 as the die attach agent 60, and the outer frame portion 4 of the optical deflector chip 1 was placed and bonded by thermosetting.

光偏向器チップ1の電極パッド8,9とあらかじめセラミック製のパッケージ26に配置した電極とをAuワイヤーによりワイヤーボンディングし、電気的に接続した。   The electrode pads 8 and 9 of the optical deflector chip 1 and the electrodes previously arranged in the ceramic package 26 were wire-bonded by an Au wire and electrically connected.

対比実験では、ダイアタッチ剤60のはみ出しの状態及び光偏向器の動作への影響を確認した。対比実験において、光偏向器125では、光偏向器チップ101の外側枠部104の内側に一様にダイアタッチ剤60のはみ出しが生じてしまった。この場合において、光偏向器125を動作させたところ、図9で説明したように、玉状フィレット162が内側枠部103に接触してしまい、光偏向器125の正常な動作を得ることができなかった。具体的には、上記の特性が得られず、第2の回転軸線の回りの偏向角が大きく低下した。   In the comparison experiment, the state of protrusion of the die attach agent 60 and the influence on the operation of the optical deflector were confirmed. In the contrast experiment, in the optical deflector 125, the die attach agent 60 protrudes uniformly inside the outer frame 104 of the optical deflector chip 101. In this case, when the optical deflector 125 is operated, as described with reference to FIG. 9, the ball-shaped fillet 162 comes into contact with the inner frame portion 103, and normal operation of the optical deflector 125 can be obtained. There wasn't. Specifically, the above characteristics were not obtained, and the deflection angle around the second rotation axis was greatly reduced.

一方、光偏向器25では、光偏向器チップ1の外側枠部4より内側へのダイアタッチ剤60のはみ出しは、図2で説明したように、生じなかった。塗布するダイアタッチ剤60の量をある程度増加しても同様にはみ出しは生じず、結果として光偏向器25を動作しても異常動作の発生は無いことを確認できた。   On the other hand, in the optical deflector 25, the protrusion of the die attach agent 60 inside the outer frame portion 4 of the optical deflector chip 1 did not occur as described with reference to FIG. Even if the amount of the die attach agent 60 to be applied is increased to some extent, the protrusion does not occur in the same manner. As a result, it was confirmed that no abnormal operation occurred even when the optical deflector 25 was operated.

本発明の実施形態を説明した。光偏向器チップ1は、本発明の光偏向器チップの一例である。ミラー部2、内側枠部3、内側アクチュエータ6及び外側アクチュエータ7は、本発明の可動部の例である。外側枠部4は、可動部を可動するように支持する、本発明の支持部の一例である。   Embodiments of the present invention have been described. The optical deflector chip 1 is an example of the optical deflector chip of the present invention. The mirror part 2, the inner frame part 3, the inner actuator 6, and the outer actuator 7 are examples of the movable part of the present invention. The outer frame portion 4 is an example of a support portion of the present invention that supports the movable portion so as to move.

内側アクチュエータ6は、内側枠部とミラー部との間に介在してミラー部を第1の回転軸線回りに往復回動させる、本発明の内側アクチュエータ部の一例である。外側アクチュエータ7は、外側枠部と内側枠部との間に介在して内側枠部を第2の回転軸線の回りに、往復回動させる、本発明の外側アクチュエータ部の一例である。裏側空間35は、可動部を変位させるために光偏向器チップにおいて裏側において開口する、本発明の変位空間の一例である。凹部41は、変位空間の裏側に対峙する位置に形成された、本発明の凹部の一例である。   The inner actuator 6 is an example of the inner actuator portion of the present invention that is interposed between the inner frame portion and the mirror portion and reciprocally rotates the mirror portion around the first rotation axis. The outer actuator 7 is an example of the outer actuator portion of the present invention that is interposed between the outer frame portion and the inner frame portion and reciprocally rotates the inner frame portion around the second rotation axis. The back side space 35 is an example of the displacement space of the present invention that opens on the back side of the optical deflector chip in order to displace the movable part. The recessed part 41 is an example of the recessed part of this invention formed in the position facing the back side of displacement space.

外周側裏面53、内周側裏面54及び内側外周面55は、支持部の、本発明の裏面部の例である。外周側裏面53は、本発明の外周側裏部分の一例である。内周側裏面54及び内側外周面55は、本発明の内周側裏部分の一例である。内側外周面55は、表裏方向に対して直角方向に凹部の周壁に対峙して接着される、本発明の内周側裏部分の一例である。内側外周面55は、また、外周側裏部分より裏方向へ突出した、本発明の内周側裏部分の一例である。ダイアタッチ剤60は、本発明の接着剤の一例である。   The outer peripheral side back surface 53, the inner peripheral side back surface 54, and the inner peripheral surface 55 are examples of the back surface portion of the present invention of the support portion. The outer peripheral side back surface 53 is an example of the outer peripheral side back portion of the present invention. The inner peripheral back surface 54 and the inner outer peripheral surface 55 are examples of the inner peripheral back portion of the present invention. The inner outer peripheral surface 55 is an example of an inner peripheral side back portion of the present invention that is bonded to the peripheral wall of the recess in a direction perpendicular to the front and back direction. The inner peripheral surface 55 is an example of the inner peripheral back portion of the present invention that protrudes in the reverse direction from the outer peripheral back portion. The die attach agent 60 is an example of the adhesive of the present invention.

環状起立部材93は、本発明において収納空間の底部に接着されて起立する起立部の一例である。光偏向器チップ1の外周側裏面53が当てられる側の環状起立部材93の端面は、起立部の頂部の一例である。   The annular upright member 93 is an example of an upright portion that stands by being bonded to the bottom of the storage space in the present invention. The end surface of the annular upright member 93 on the side to which the outer peripheral side back surface 53 of the optical deflector chip 1 is applied is an example of the top portion of the upright portion.

実施形態の光偏向器チップ1は、二次元走査型の光偏向器チップとなっているが、本発明は、内側アクチュエータ6を省略して、外側アクチュエータ7のみの一次元走査型の光偏向器チップにも適用可能である。一次元走査型の光偏向器チップの構造例では、光偏向器チップ1の内側枠部3が、矩形平面の1つのミラー部を構成する。   The optical deflector chip 1 of the embodiment is a two-dimensional scanning type optical deflector chip. However, in the present invention, the inner actuator 6 is omitted and only the outer actuator 7 is provided. It can also be applied to chips. In the example of the structure of the one-dimensional scanning type optical deflector chip, the inner frame portion 3 of the optical deflector chip 1 constitutes one rectangular flat mirror portion.

1・・・光偏向器チップ、2・・・ミラー部(可動部)、3・・・内側枠部(可動部)、4・・・外側枠部(支持部)、6・・・内側アクチュエータ(可動部及び内側アクチュエータ部)、7・・・外側アクチュエータ(可動部及び外側アクチュエータ部)、25・・・光偏向器、26・・・パッケージ、27・・・収納空間、35・・・裏側空間(変位空間)、39,91・・・底部、40・・・座部、41・・・凹部、42・・・底面、43・・・周壁、53・・・外周側裏面(外周側裏部分)、54・・・内周側裏面(内周側裏部分)、55・・・内側外周面(内周側裏部分)、60・・・ダイアタッチ剤(接着剤)、93・・・環状起立部材(起立部)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Optical deflector chip, 2 ... Mirror part (movable part), 3 ... Inner frame part (movable part), 4 ... Outer frame part (support part), 6 ... Inner actuator (Movable part and inner actuator part), 7 ... outer actuator (movable part and outer actuator part), 25 ... optical deflector, 26 ... package, 27 ... storage space, 35 ... back side Space (displacement space), 39, 91 ... bottom, 40 ... seat, 41 ... recess, 42 ... bottom, 43 ... peripheral wall, 53 ... outer periphery side rear surface (outer periphery side rear) Part), 54 ... inner peripheral side back surface (inner peripheral side rear part), 55 ... inner outer peripheral surface (inner peripheral side rear part), 60 ... die attach agent (adhesive), 93 ... An annular standing member (standing portion).

Claims (4)

光偏向器チップと、該光偏向器チップを配置するパッケージとを備え、
前記光偏向器チップは、表側に光反射面を含む可動部と、前記可動部を可動するように支持するとともに、前記可動部を変位させるために裏側において開口する変位空間を内周側に形成する支持部とを有し、
前記パッケージは、前記変位空間の裏側に対峙する位置に形成された凹部と、前記光偏向器チップの前記支持部の裏面部が当たる位置に形成された座部とを有し、
前記支持部の裏面部は、表裏方向に前記座部に対峙して接着される外周側裏部分と、表裏方向に対して直角方向に前記凹部の周壁に対峙して接着される内周側裏部分とを有することを特徴とする光偏向器。
An optical deflector chip, and a package in which the optical deflector chip is disposed,
The optical deflector chip has a movable part including a light reflecting surface on the front side, and supports the movable part so as to move, and forms a displacement space opened on the inner side in order to displace the movable part. And a support portion to
The package has a recess formed at a position facing the back side of the displacement space, and a seat formed at a position where the back surface of the support portion of the optical deflector chip hits.
The back surface portion of the support portion is an outer peripheral side back portion bonded to the seat portion in the front and back direction, and an inner peripheral back surface bonded to the peripheral wall of the recess in a direction perpendicular to the front and back direction. And an optical deflector.
請求項1記載の光偏向器において、
前記座部は、前記光偏向器チップが収納される収納空間の底部に接着されて起立する起立部の頂部に形成され、
前記凹部は、前記起立部の内周側に形成されていることを特徴とする光偏向器。
The optical deflector according to claim 1.
The seat portion is formed at the top of the standing portion that is bonded to the bottom portion of the storage space in which the optical deflector chip is stored, and stands.
The optical deflector characterized in that the concave portion is formed on the inner peripheral side of the upright portion.
請求項1又は2に記載の光偏向器において、
前記光偏向器チップの前記可動部は
前記光反射面を表側に有するミラー部と、
該ミラー部を包囲するとともに前記支持部としての外側枠部の内側に配設される内側枠部と、
該内側枠部と前記ミラー部との間に介在して前記ミラー部を第1の回転軸線回りに往復回動させる内側アクチュエータ部と、
前記第1の回転軸線に直交する第2の回転軸線の方向に前記内側枠部の両側でかつ前記外側枠部の内周側に配設され前記外側枠部と前記内側枠部との間に介在して前記内側枠部を前記第2の回転軸線の回りに、往復回動させる外側アクチュエータ部とを含むことを特徴とする光偏向器。
The optical deflector according to claim 1 or 2,
The movable part of the optical deflector chip includes a mirror part having the light reflecting surface on the front side,
An inner frame portion surrounding the mirror portion and disposed inside the outer frame portion as the support portion;
An inner actuator part interposed between the inner frame part and the mirror part to reciprocately rotate the mirror part around a first rotation axis;
It is arrange | positioned in the direction of the 2nd rotation axis orthogonal to the said 1st rotation axis on both sides of the said inner frame, and the inner peripheral side of the said outer frame, Between the said outer frame and the said inner frame An optical deflector comprising: an outer actuator portion interposed and configured to reciprocately rotate the inner frame portion around the second rotation axis.
表側に光反射面を含む可動部と、前記可動部を可動するように支持するとともに、前記可動部を変位させるために裏側において開口する変位空間を内周側に形成する支持部とを備え、
前記支持部の裏面部は、表裏方向に対して直角の平面となっている外周側裏部分と、前記外周側裏部分より裏方向へ突出した内周側裏部分とを有することを特徴とする光偏向器チップ。
A movable portion including a light reflecting surface on the front side, and a support portion that supports the movable portion so as to move, and forms a displacement space that opens on the back side to displace the movable portion on the inner peripheral side,
The back surface portion of the support portion includes an outer peripheral side back portion that is a plane perpendicular to the front and back direction, and an inner peripheral side back portion that protrudes in the back direction from the outer peripheral side back portion. Optical deflector chip.
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