JP6732637B2 - マイクロメカニカル部品および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロメカニカル部品および照明装置に関している。

従来技術
特に自動車においては、ヘッドライトの実現のために、例えばハロゲンランプ、ガス放電ランプまたはＬＥＤプロジェクタが用いられている。ここでは、一方で視野の最適な照明のための、そして他方で対向車の眩惑を回避するための光円錐を、簡単な方法で実現するための技術的努力が講じられている。

米国特許出願公開第２０１０００２０３７９号明細書（ＵＳ２０１０／００２０３７９Ａ１）は、マイクロミラーのためのカルダン素子を駆動するマイクロエレクトロメカニカルシステムに関している。

米国特許出願公開第２０１０００２０３７９号明細書

発明の開示
本発明は、請求項１によるマイクロメカニカル部品および請求項１４による照明装置を提供する。

好ましい改善構成は、各従属請求項の態様である。

発明の利点
本発明の基礎となる考察は、特に車両用のヘッドライトを、反射によって、特にマイクロメカニカルに駆動されるミラー（以下では単にマイクロミラーと称する）による、集束された光ビームの動的変調によって実現する具体的な構造および接続技術を提供することにある。さらにこのマイクロメカニカル部品は、特に、マイクロメカニカル部品内で動作中に生じる熱を、効果的にかつ低コストで放出させる課題を解決する。さらにここで説明するマイクロメカニカル部品のキューブ状の幾何学形態によれば、小型でかつ機能的なユニットが提供可能となり、このユニットは、時間とコストの削減につながる改善された取り付けが可能である。

以下で説明するマイクロメカニカル部品は、単体構造で自立的に機能可能な構成要素であり、これは例えば車両のヘッドライトとして取り付け可能である。さらに「マイクロメカニカル部品」との概念は、「マイクロエレクトロメカニカル部品」や「マイクロエレクトロニクス部品」とも理解されたい。また「マイクロミラー」との概念は、「マイクロミラーアクチュエータ」とも理解されたい。

これについて、本発明の一態様によるマイクロメカニカル部品は、光入射および／または光出射窓を備えたミラーハウジング内に配置されているマイクロミラーと、下側および上側を有するハウジングを含んでおり、このハウジングは、少なくとも領域毎に横方向から自由にアクセス可能であり、かつ、上側は、少なくとも領域毎に評価回路を含んでいる。このマイクロメカニカル部品は、さらに金属製接触ベースを含んでおり、この金属製接触ベースは、ハウジングの下側に形成された収容開口部に配置されており、それによって、当該金属製接触ベースにおいて、少なくとも領域毎に下側の前面側から下側の背面側まで延在し、かつ、当該金属製接触ベースによって囲繞された開口部が形成されている。ミラーハウジングは、ここでは金属製接触ベースに配置されており、さらに可撓性プリント基板が評価回路を、ミラーハウジングに接続している。

以下で説明する、光入射および／または光出射窓を備えたミラーハウジング内に配置されているマイクロミラーは、特に磁気および磁束シートを用いたマイクロマシン技術、並びに、ミラーハウジング若しくはマイクロミラーと評価回路との間の信号伝送のための可撓性プリント基板に基づいている。

以下ではマイクロメカニカル部品を、１つのマイクロミラーに基づいて説明するが、このマイクロメカニカル部品は、むろん複数のマイクロミラーも含有可能であることをここでは理解されたい。

好ましい改善構成によれば、可撓性プリント基板は、横方向においてハウジングから突出しており、可撓性プリント基板は、Ｕ字形状に形成されている。それにより、ミラーハウジング内に配置されているマイクロミラーを、簡単にハウジングの下側に配置することができ、その場合、特にマイクロメカニカル部品の小型の構造が実現可能になる。例えば、まずミラーハウジングを金属製接触ベースに配置した後で、可撓性プリント基板自身をＵ字形状にしてもよく、その際には、可撓性プリント基板を評価回路に接続し、評価回路を上側に配置した後で、可撓性プリント基板自身をＵ字形状にする。

さらなる好ましい改善構成によれば、可撓性プリント基板は、イミド基を有するプラスチックを含む。換言すれば、可撓性プリント基板は、ポリイミドを含む。ポリイミドは、特にその耐熱性、僅かな溶媒蒸発性および放射耐性に起因して特に明るい褐色の半透明薄膜の形態で使用され、その際には、特に薄膜を導体路と共に印刷することが可能である。

さらなる好ましい改善構成によれば、可撓性プリント基板は、接着剤若しくはホットコーキングによって、ハウジングの下側の前面側に固定される。それにより、簡単な方法で、可撓性プリント基板を、機械的に安定させてハウジング内に配置することが可能になる。その際、可撓性プリント基板は、特にミラーハウジングを、評価回路に電子的に接続する。

さらなる好ましい改善構成によれば、可撓性プリント基板とミラーハウジングとの間の電子的接触接続が、ワイヤボンディングまたははんだ付けを用いて行われる。それにより結合手段における選択の幅が広がり、これによってマイクロメカニカル部品の使用に応じて、特定の用途のために好ましい結合技術が使用できるようになる。

さらなる好ましい改善構成によれば、ミラーハウジングと可撓性プリント基板とに、それぞれ少なくとも１つのボンディングパッドが結合されており、さらに少なくとも１つのボンディングワイヤが、可撓性プリント基板の少なくとも１つのボンディングパッドと、ミラーハウジングの少なくとも１つのボンディングパッドとの間で延在している。それにより、簡単な電子的接触接続が、ハウジング内でミラーハウジングの僅かな取り付け高さで実現できるようになる。

さらなる好ましい改善構成によれば、ミラーハウジングは、金属製接触ベースに配置されており、それによって、光入射および／または光出射窓を少なくとも部分的に囲繞する、ミラーハウジングの取り付け面が、金属製接触ベースと接触接続し、かつ、光入射および／または光出射窓は、開口部を少なくとも部分的に遮蔽する。例えば開口部の直径は、光入射および／または光出射窓の直径よりも大きい。それによりミラーハウジングを、簡単に金属製接触ベースに配置することができる。さらに、ミラーハウジングを金属製接触ベースに配置するための許容領域を、開口部と光入射および／または光出射窓との間で実現することが可能になる。換言すれば、金属製接触ベースへのミラーハウジングの複雑でない許容誤差を含んだ配置が実施可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、ハウジングは、上側の少なくとも２つの相対向する領域に切欠部を有しており、当該切欠部に評価回路が差し込み可能であり、それにより、マイクロメカニカル部品の特に小型の構造が実現可能になる。特にまずミラーハウジングを金属製接触ベースに配置した後で、ハウジングの上側において、対応する切欠部への評価回路の差し込みを行うことができるようになる。その際、可撓性プリント基板は、この差し込み中に既にミラーハウジングと評価回路に接続可能であってもよい。換言すれば、ハウジングは、評価回路の差し込み前に、特にミラーハウジングのために、少なくとも領域毎に横方向から自由にアクセスが可能である。それにより、簡単な方法で、ミラーハウジングを金属製接触ベースに配置することが可能である。

さらなる好ましい改善構成によれば、金属製接触ベースは、少なくとも領域毎に、ハウジングの材料を含んでいない。それにより、動作中に生じた若しくは発生した特にミラーハウジングの熱が、特に効果的に外部に放出できるようになる。

さらなる好ましい改善構成によれば、金属製接触ベースは、射出成形法により、ハウジング内に少なくとも領域毎に埋め込まれる。それにより、下側に統合された金属製接触ベースを備えたハウジングを低コストで製造可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、ミラーハウジングは、熱伝導性一成分接着剤を用いて前記金属製接触ベースに結合される。それにより、マイクロミラーを備えたミラーハウジングは、特に簡単にかつ低コストで金属製接触ベースに機械的に安定した配置が可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、熱伝導性一成分接着剤は、金属製粉粒体を含んでいる。それにより、動作中に生じた熱の冷却若しくは放熱が、特に効果的にかつ低コストで実施可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、金属製接触ベースは、特定の高い熱伝導率を有する少なくとも１つの金属から形成されている。それにより、マイクロメカニカル部品の特定の用途に対して、金属製接触ベースの材料を節約できるようになる。例えば金属製接触ベースは、銅または銅合金を含んでいる。

さらなる好ましい改善構成によれば、マイクロミラーは、磁気的、静電的および／または圧電的アクチュエータ装置を用いて、少なくとも１つの回転軸線周りで調整可能である。それにより、入射光を、簡単な方法で所望の視野若しくは照明すべき面積に関して制御することが可能になる。

マイクロメカニカル部品に対する特徴は、車両用の照明装置のためにも開示されており、その逆も同様である。

以下では本発明のさらなる特徴および利点を、図面に関連した実施形態に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するための概略的側方断面図。 本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するための概略図。 本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するためのさらなる概略図。 本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を備えた車両用照明装置を説明するための概略的側面図。

発明を実施するための形態
図中同じ要素若しくは機能の同じ要素には、同じ符号が付されている。

図１には、本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するための概略的側方断面図が示されている。

図１では、符号１００が、マイクロメカニカル部品に付されている。このマイクロメカニカル部品１００は、マイクロミラー３を含んでおり、このマイクロミラーは、光入射および／または光出射窓１２を備えたミラーハウジング２内部に配置されている。図１に示されているように、マイクロメカニカル部品１００は、さらに下側Ｕ１および上側Ｏ１を有するハウジングＧ１を含んでおり、このハウジングＧ１は、少なくとも領域毎に横方向Ｌから自由にアクセス可能であり、上側Ｏ１は、少なくとも領域毎に評価回路Ａ１を含んでいる。マイクロメカニカル部品１００は、さらに金属製接触ベースＫ１を含んでおり、この金属製接触ベースは、ハウジングＧ１の下側Ｕ１に形成された収容開口部Ａ１１に配置されており、それによって当該金属製接触ベースＫ１において、少なくとも領域毎に下側Ｕ１の前面側Ｖ１から下側Ｕ１の背面側Ｒ１まで延在し、かつ、当該金属製接触ベースＫ１によって囲繞された開口部１０が形成されている。

さらにマイクロメカニカル部品１００のミラーハウジング２は、図１に示されているように、金属製接触ベースＫ１に配置されており、それによって、光入射および／または光出射窓１２を少なくとも部分的に囲繞するミラーハウジング２の取り付け面Ｍ１が、金属製接触ベースＫ１と接触接続し、かつ、光入射および／または光出射窓１２は、開口部１０を少なくとも部分的に遮蔽する。さらにマイクロメカニカル部品１００は、評価回路Ａ１をミラーハウジング２に電子的に接続する可撓性プリント基板１を含んでいる。

図１に示されているように、可撓性プリント基板１は、横方向ＬにおいてハウジングＧ１から突出しており、さらにこの可撓性プリント基板１は、Ｕ字形状に形成されている。例えば可撓性プリント基板１は、イミド基を有するプラスチックを含み得る。

金属製接触ベースＫ１の開口部１０を通った光Ｌ１は、マイクロミラー３を備えたミラーハウジング２の光入射および／または光出射窓１２を通って、マイクロミラー３の方向に入射する。ハウジングＧ１の下側Ｕ１に形成された収容開口部Ａ１１は、特にハウジングＧ１の下側Ｕ１における１つの孔部として形成されてもよく、この収容開口部Ａ１１内には、金属製接触ベースＫ１が少なくとも領域毎に配置されている。ハウジングＧ１の下側Ｕ１における収容開口部Ａ１１は、特に横方向Ｌにおいて、金属製接触ベースの材料によって取り囲まれまたは囲繞されていてもよい。その場合、金属製接触ベースＫ１自体が、開口部１０を有する。金属製接触ベースＫ１の開口部１０は、光Ｌ１の入射領域において、金属製接触ベースＫ１の材料を含んでいない。換言すれば、光Ｌ１は、阻害されることなく、ミラーハウジング２の光入射窓を通って、マイクロメカニカル部品１００のマイクロミラー３に入射可能であり、さらにミラーハウジング２の光出射窓を通って反射若しくは投影可能である。図１では、符号ＲＬ１が反射光に付されている。

図１に示されているように、ミラーハウジング２は、熱伝導性一成分接着剤Ｅ１を用いて、金属製接触ベースＫ１に配置されている。この場合、ミラーハウジング２の取り付け面Ｍ１は、少なくとも領域毎に、熱伝導性一成分接着剤Ｅ１を有さず、そのため、光Ｌ１が阻害されることなく、ミラーハウジング２内にあるマイクロミラー３の方へ入射可能であり、あるいはマイクロミラー３によって戻り方向に反射可能である。

図１に示されているマイクロミラー３は、特に磁気的、静電的および／または圧電的アクチュエータ装置を用いて、少なくとも１つの回転軸線周りで調整可能である。さらにミラーハウジング２は、ボンディングワイヤＤ１を用いて可撓性プリント基板１と電子的若しくは電気的に接触接続され、その場合、ミラーハウジング２と、ハウジングＧ１の上側Ｏ１に面する可撓性プリント基板１の側に、それぞれ１つのボンディングパッドＢ１若しくはＢ２が配置されている。

マイクロミラー３は、特に磁気および磁束シートを用いたマイクロマシン技術、並びにミラーハウジング２と評価回路Ａ１との間の信号伝送のための可撓性プリント基板１に基づいている。マイクロミラー３は、入射光を動的な変調を用いて反射し、このためにマイクロミラー３は、磁気的、静電的および／または圧電的アクチュエータ装置を用いて、少なくとも１つの回転軸線周りで調整可能である。

図２には、本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するための概略図が示されている。

図２に示されている図面は、ミラーハウジング２内に配置されたマイクロミラー３が、ハウジングＧ１の横方向Ｌから見てとれる斜視図からなる、図１に示されたマイクロメカニカル部品に基づいている。

図２から明らかなように、ハウジングＧ１は、上側Ｏ１の少なくとも２つの相対向する領域に切欠部Ｎ１を有している。この切欠部Ｎ１には評価回路Ａ１が差し込み可能である。例えば評価回路Ａ１は、ハウジングＧ１を、垂直方向Ｖから遮蔽可能である。特に評価回路Ａ１は、まずミラーハウジング２を金属製接触ベースＫ１に配置若しくは取り付けた後で、切欠部Ｎ１に差し込み可能である。それにより、ミラーハウジング２を、簡単な方法で金属製接触ベースＫ１に配置することができる。可撓性プリント基板１は、ここではミラーハウジング２を、相応のボンディングパッドＢ１，Ｂ２およびボンディングワイヤＤ１によって評価回路Ａ１に電子的に接触接続している（図１参照）。

図３には、本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を説明するためのさらなる概略図が示されている。

図３に示されている図面は、ミラーハウジング２内に配置されたマイクロミラー３が、ハウジングＧ１の下側Ｕ１から見てとれる斜視図からなる、図１に示されたマイクロメカニカル部品に基づいている。

図３に示されているように、金属製接触ベースＫ１は、ハウジングＧ１の下側Ｕ１に形成された収容開口部Ａ１１に配置されており、それによって当該金属製接触ベースＫ１において、少なくとも領域毎に下側Ｕ１の前面側Ｖ１から下側Ｕ１の背面側Ｒ１まで延在し、かつ、当該金属製接触ベースＫ１によって囲繞された開口部１０が形成される。この金属製接触ベースＫ１は、少なくとも領域毎にハウジングＧ１の材料を含んでおらず、その場合、この金属製接触ベースＫ１は、射出成形法によって少なくとも領域毎にハウジングＧ１内に埋め込まれている。

図４には、本発明の第１の実施形態によるマイクロメカニカル部品を備えた車両用照明装置を説明するための概略的側面図が示されている。

図４では、車両Ｆ１用の照明装置に、符号１０１が付されている。この照明装置１０１は、特にヘッドライトとして機能可能であり、その場合には、マイクロメカニカル部品１００を用いてヘッドライトが制御可能である。図４に示されているように、光Ｌ１は、光源Ｑ１によって生成可能である。その場合、この光Ｌ１は、ここで説明したマイクロメカニカル部品１００によって反射若しくは動的に変調される。符号ＲＬ１は、マイクロメカニカル部品１００によって反射された光Ｌ１に付されている。動的な変調は、磁気的、静電的および／または圧電的アクチュエータ装置を用いた、少なくとも１つの回転軸線周りでのマイクロミラー３（図１参照）の調整によって行われる。

本発明は、これまで好ましい実施形態に基づいて説明してきたが、それにもかかわらず、本発明はそれらの実施形態に限定されるものではない。特に、前述した材料および幾何形態は、例示的に列挙しただけのものであり、説明した例に限定されるものではない。

Claims (14)

1. マイクロメカニカル部品（１００）であって、
   光入射および／または光出射窓（１２）を備えたミラーハウジング（２）内に配置されているマイクロミラー（３）と、
   下側（Ｕ１）および上側（Ｏ１）を有し、少なくとも領域毎に横方向（Ｌ）から自由にアクセス可能であり、かつ、前記上側（Ｏ１）が少なくとも領域毎に評価回路（Ａ１）を含んでいるハウジング（Ｇ１）と、
   金属製接触ベース（Ｋ１）と、
   を含み、
   前記金属製接触ベース（Ｋ１）は、前記ハウジング（Ｇ１）の前記下側（Ｕ１）に形成された収容開口部（Ａ１１）に配置されており、それによって、当該金属製接触ベース（Ｋ１）において、少なくとも領域毎に前記下側（Ｕ１）の前面側（Ｖ１）から前記下側（Ｕ１）の背面側（Ｒ１）まで延在し、かつ、当該金属製接触ベース（Ｋ１）によって囲繞された開口部（１０）が形成されており、
   前記ミラーハウジング（２）は、前記金属製接触ベース（Ｋ１）に配置されており、
   さらに
   前記評価回路（Ａ１）を、前記ミラーハウジング（２）と電子的に接続する可撓性プリント基板（１）が含まれていることを特徴とする、マイクロメカニカル部品（１００）。
2. 前記可撓性プリント基板（１）は、前記横方向（Ｌ）において前記ハウジング（Ｇ１）から突出しており、前記可撓性プリント基板（１）は、Ｕ字形状に形成されている、請求項１記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
3. 前記可撓性プリント基板（１）は、イミド基を有するプラスチックを含んでいる、請求項１または２記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
4. 前記可撓性プリント基板（１）は、接着剤若しくはホットコーキングによって、前記ハウジング（Ｇ１）の前記下側（Ｕ１）の前記前面側（Ｖ１）に固定されている、請求項１から３いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
5. 前記可撓性プリント基板（１）と前記ミラーハウジング（２）との間の電子的接触接続は、ワイヤボンディングまたははんだ付けによる接続である、請求項１から４いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
6. 前記ミラーハウジング（２）と前記可撓性プリント基板（１）とに、それぞれ少なくとも１つのボンディングパッド（Ｂ１，Ｂ２）が結合されており、さらに少なくとも１つのボンディングワイヤ（Ｄ１）が、前記可撓性プリント基板（１）の前記少なくとも１つのボンディングパッド（Ｂ２）と、前記ミラーハウジング（２）の前記少なくとも１つのボンディングパッド（Ｂ１）との間で延在している、請求項１から５いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
7. 前記ミラーハウジング（２）は、前記金属製接触ベース（Ｋ１）に配置されており、それによって、前記光入射および／または光出射窓（１２）を少なくとも部分的に囲繞する、前記ミラーハウジング（２）の取り付け面（Ｍ１）が、前記金属製接触ベース（Ｋ１）と接触接続し、かつ、前記光入射および／または光出射窓（１２）は、前記開口部（１０）を少なくとも部分的に遮蔽する、請求項１から６いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
8. 前記ハウジング（Ｇ１）は、前記上側（Ｏ１）の少なくとも２つの相対向する領域に、切欠部（Ｎ１）を有しており、当該切欠部（Ｎ１）に前記評価回路（Ａ１）が差し込み可能である、請求項１から７いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
9. 前記金属製接触ベース（Ｋ１）は、少なくとも領域毎に前記ハウジング（Ｇ１）の材料を含んでいない、請求項１から８いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
10. 前記金属製接触ベース（Ｋ１）は、前記ハウジング（Ｇ１）内に少なくとも領域毎に埋め込まれている、請求項１から９いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
11. 前記ミラーハウジング（２）は、熱伝導性一成分接着剤（Ｅ１）を用いて前記金属製接触ベース（Ｋ１）に結合されている、請求項１から１０いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
12. 前記金属製接触ベース（Ｋ１）は、所定の熱伝導率を有する少なくとも１つの金属から形成されている、請求項１から１１いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
13. 前記マイクロミラー（３）は、磁気的、静電的および／または圧電的アクチュエータ装置を用いて、少なくとも１つの回転軸線周りで調整可能である、請求項１から１２いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
14. 請求項１から１３いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）を備えた、車両（Ｆ１）用の照明装置（１０１）。

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