JP6843595B2 - マイクロメカニカル部品、照明装置および対応する製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロメカニカル部品、照明装置および対応する製造方法に関している。

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、請求項１１による照明装置および請求項１２による対応する製造方法を提供する。

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な変調によって、実現するための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問題を解決する。以下で説明するマイクロミラーは、磁気および磁束シートを用いたマイクロマシン技術、および、マイクロミラー若しくはミラーハウジングと、評価回路との間の信号伝送のためのプリント基板に基づいている。ここでのプリント基板は、特にミラーハウジング内に配置されてもよい。

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、前面側および背面側を備えた評価回路および金属製接触要素を含んでいる。この金属製接触要素は、少なくとも部分的に、評価回路内に形成された収容開口部内に配置され、それによって金属製接触要素は少なくとも領域毎に、評価回路の前面側および／または背面側に接触接続し、金属製接触要素には、当該金属製接触要素によって少なくとも部分的に囲繞される開口部が形成されている。さらにミラーハウジングは、金属製接触要素に配置されており、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、金属製接触要素と接触接続し、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。

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。

例えば金属製接触要素は、前面側から背面側まで評価回路を通って延在可能であり、金属製接触要素における開口部も同様に前面側から背面側まで延在可能である。同様にこの接触要素は、その両側でのみ評価回路に接触接続する平坦なプレートとして形成されてもよい。

好ましい改善構成によれば、ミラーハウジングは、金属製接触要素を用いて評価回路の前面側に配置されている。それにより光は開口部を介して評価回路の背面側から光入射および／または光出射窓内へ特に簡単に入射することができ、マイクロミラーは、評価回路によって外的影響から保護されている。なぜならマイクロミラーは、背面側とは反対側に配置されているからであり、この場合、背面側は特にマイクロメカニカル部品の放射側として機能する。

さらなる好ましい改善構成によれば、金属製接触要素は、評価回路の背面側を少なくとも５０％遮蔽している。特に金属製接触要素は、評価回路の背面側を完全に遮蔽し得る。代替的に金属製接触要素は、評価回路の背面側を、当該背面側の総面積との関係において、７５％または９０％遮蔽している。評価回路の背面側における金属製接触要素の相応の拡張によって、マイクロメカニカル部品の動作中に、熱が特に効果的に背面側を介して放熱され得る。

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要素に結合される。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、簡単にかつ低コストで金属製接触要素に配置可能になる。

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、金属製接触要素の開口部の直径は、背面側から前面側に向かう方向で減少している。それにより、動作中に光がマイクロメカニカル部品の光入射および／または光出射窓を介して、特に大面積に亘って反射および／または投影可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、ミラーハウジングおよび評価回路に、それぞれ少なくとも１つのボンディングパッドが接続されており、この場合、少なくとも１つのボンディングワイヤが、評価回路の少なくとも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、マイクロミラーの簡単な前面側取り付けが、僅かな取り付け高さで実現可能になる。

さらなる好ましい改善構成によれば、金属製接触要素は、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、金属製接触要素の材料を節約できるようになる。例えば金属製接触要素は、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、照明装置および対応する製造方法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および対応する製造方法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的背面図。 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および対応する製造方法を説明するための概略的前面図。 本発明の第２の実施形態によるマイクロメカニカル部品および対応する製造方法を説明するための概略的背面図。 本発明の第１または第２の実施形態によるマイクロメカニカル部品のための製造方法を説明するためのフローチャート。 本発明の第１または第２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および対応する製造方法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。マイクロメカニカル部品は、さらに前面側Ｖ１と背面側Ｒ１とを有する評価回路１、および、金属製接触要素５を含んでいる。この金属製接触要素は、評価回路に形成された収容開口部Ａ１に配置されている。その他にこの金属製接触要素５は、少なくとも領域毎に、評価回路１の前面側Ｖ１および／または背面側Ｒ１と接触接続している。なお例示的にのみ、この金属製接触要素５は、図１の実施形態では、前面側Ｖ１から背面側Ｒ１まで、評価回路１を通って延在している。金属製接触要素５には、金属製接触要素５によって少なくとも部分的に、ここでは完全に、取り囲まれた開口部Ｏ１が形成されている。図１から認識できるように、この開口部Ｏ１も、前面側Ｖ１から背面側Ｒ１まで延在している。

図１に示されているように、ミラーハウジング２は、ここでは金属製接触要素５上に配置されており、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、金属製接触要素５と接触接続し、光入射および／または光出射窓１２が、開口部Ｏ１を少なくとも部分的に遮蔽する。

金属製接触要素５の開口部Ｏ１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。評価回路１に形成された収容開口部Ａ１は、特に評価回路１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Ａ１内に金属製接触要素５が存在する。評価回路１の収容開口部Ａ１は、特に横方向で、金属製接触要素５の材料によって取り囲まれるか若しくは囲繞されていてもよい。この場合、金属製接触要素自体が開口部Ｏ１を有している。金属製接触要素５の開口部Ｏ１は、光Ｌ１の入射領域において、金属製接触要素５の材料を有していない。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のマイクロミラーの方へ入射可能であり、ミラーハウジング２の光出射窓を通って、戻り反射若しくは投影可能である。

図１に示されているように、ミラーハウジング２は、熱伝導性の一成分接着剤Ｅ１を用いて、評価回路１の前面側Ｖ１で、金属製接触要素５と結合される。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、熱伝導性の一成分接着剤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によって反射可能である。

マイクロミラー３は、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、マイクロミラー３と評価回路１との間の信号伝送のためのプリント基板に基づいている。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１によれば、金属製接触要素５の開口部Ｏ１の直径Ｓ１は、背面側Ｒ１から前面側Ｖ１に向かう方向で減少している。そのため光Ｌ１は、より大きな出射角度で、光出射窓を通って反射され得る。さらにミラーハウジング２は、ボンディングワイヤＤ１を用いて評価回路１と電気的に接触接続しており、その際、ミラーハウジング２および評価回路１には、それぞれ１つのボンディングパッドＢ１若しくはＢ２が接続されている。

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的背面図が示されている。

図２には、マイクロメカニカル部品１００の背面図Ｒ１が示されている。図１からのマイクロメカニカル部品１００の概略的側方断面図からの対応する領域は、矩形状の破線によって特徴付けられている。

図２では、金属製接触要素５が、特に評価回路１の背面側Ｒ１と少なくとも領域毎に接触接続している。金属製接触要素５内に存在する開口部Ｏ１は、マイクロミラー３を備えたミラーハウジング２の方向への光Ｌ１の入射を可能にしている。

図２に示されているように、金属製接触要素５の開口部Ｏ１は、金属製接触要素５の材料を有していない。

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および対応する製造方法を説明するための概略的前面図が示されている。

図３には、マイクロメカニカル部品１００の前面図が示されている。図１からのマイクロメカニカル部品１００の概略的側方断面図からの対応する領域は、矩形状の破線によって特徴付けられている。

図３では、金属製接触要素５の開口部Ｏ１は、マイクロミラー３を備えたミラーハウジング２によって遮蔽されている。図３では、金属製接触要素５は、次にように構成されている。すなわち、金属製接触要素５が、横方向Ｌで、マイクロミラー３を備えたミラーハウジング２を超えて突出するように構成されている。これにより、マイクロミラー３を備えたミラーハウジング２は、簡単に前面側取り付けによって、金属製接触要素５に配置することが可能となる。ミラーハウジング２と金属製接触要素５との間の安定した接触接続を得るために、ミラーハウジング２は、その、少なくとも部分的に囲繞する取り付け面Ｍ１を介して、熱伝導性の一成分接着剤Ｅ１を用いて、金属製接触要素５に固定されてもよい。ミラーハウジング２は、ボンディングワイヤＤ１を用いて、評価回路１と電気的に接触接続されており、その際、ミラーハウジング２と評価回路１は、それぞれ１つのボンディングパッドＢ１，Ｂ２を含んでいる。

図４には、本発明の第２の実施形態によるマイクロメカニカル部品および対応する製造方法を説明するための概略的背面図が示されている。

図４に示されている本発明の第２の実施形態の背面図は、図２に示されているマイクロメカニカル部品１００の実施形態に基づいているが、金属製接触要素５が、評価回路１の背面側Ｒ１を９０％まで遮蔽している点で異なっている。これにより、動作中に生じるマイクロメカニカル部品の熱が、特に効果的にかつ低コストで放出できるようになる。

図５には、本発明の第１または第２の実施形態によるマイクロメカニカル部品のための製造方法を説明するためのフローチャートが示されている。

この製造方法のステップＡでは、金属製接触要素５が、前面側Ｖ１および背面側Ｒ１を備えた評価回路１に形成された収容開口部Ａ１に配置される。ここでのこの配置構成は、次のように行われる。すなわち、金属製接触要素５が、評価回路１を通って前面側Ｖ１から背面側Ｒ１まで延在し、かつ、前面側Ｖ１と背面側Ｒ１とが、少なくとも領域毎に金属製接触要素５によって接触接続されるように行われる。

ステップＢでは、光入射および／または光出射窓１２を備え、かつミラーハウジング２内に形成されたマイクロミラー３を備えたミラーハウジング２が、金属製接触要素５に次のように配置される。すなわち、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、金属製接触要素５に接触接続し、かつ、光入射および／または光出射窓１２が、前面側Ｖ１から背面側Ｒ１まで延在し、金属製接触要素５によって囲繞された開口部Ｏ１を、少なくとも部分的に遮蔽するように配置される。

図６には、本発明の第１または第２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図が示されている。

図６では、例えば車両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、特にヘッドライトを含むことが可能であり、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ものとするとよい。図６に示されているように、光Ｌ１は、光源Ｑ１によって生成され得る。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によって反射され、または、動的に変調される。符号Ｌｒ１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の調整によって行われる。

本発明を、好ましい実施形態に基づいて説明してきたにもかかわらず、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、例示的に挙げ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 (13)

1. 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、マイクロメカニカルに駆動されるミラー（３）と、
   前面側（Ｖ１）および背面側（Ｒ１）を備え、前記ミラー（３）を調整するために前記ミラー（３）との間で信号伝送を行う回路（１）と、
   金属製接触要素（５）と、
   を含み、
   前記金属製接触要素（５）は、少なくとも部分的に、前記回路（１）内に形成された収容開口部（Ａ１）内に配置されており、かつ、少なくとも領域毎に、前記回路（１）の前記前面側（Ｖ１）および／または前記背面側（Ｒ１）に接触接続しており、前記金属製接触要素（５）には、当該金属製接触要素（５）によって少なくとも部分的に囲繞される開口部（Ｏ１）が形成されている、マイクロメカニカル部品（１００）であって、
   前記ミラーハウジング（２）が、前記金属製接触要素（５）に配置され、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、前記金属製接触要素（５）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（Ｏ１）を少なくとも部分的に遮蔽することを特徴とする、マイクロメカニカル部品（１００）。
2. 前記金属製接触要素（５）は、前記前面側（Ｖ１）から前記背面側（Ｒ１）まで、前記回路（１）を通って延在しており、さらに前記金属製接触要素（５）における前記開口部（Ｏ１）も、同様に前記前面側（Ｖ１）から前記背面側（Ｒ１）まで延在している、請求項１記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
3. 前記ミラーハウジング（２）は、前記金属製接触要素（５）を用いて前記回路（１）の前面側（Ｖ１）に配置されている、請求項１または２記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
4. 前記金属製接触要素（５）は、前記回路（１）の背面側（Ｒ１）を少なくとも５０％遮蔽している、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要素（５）に結合されている、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. 前記熱伝導性一成分接着剤（Ｅ１）は、金属製粉粒体を含んでいる、請求項５記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
7. 前記金属製接触要素（５）の開口部（Ｏ１）の直径（Ｓ１）は、前記背面側（Ｒ１）から前記前面側（Ｖ１）に向かう方向で減少している、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. 前記ミラーハウジング（２）と前記回路（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）が接続されており、さらに少なくとも１つのボンディングワイヤ（Ｄ１）が、前記回路（１）の前記少なくとも１つのボンディングパッドと、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との間で延在している、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. 前記金属製接触要素（５）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９いずれか１項記載のマイクロメカニカル部品（１００）。
11. 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）を備えた、車両（Ｆ１）用の照明装置（１０１）。
12. 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、マイクロメカニカルに駆動されるミラー（３）を含むマイクロメカニカル部品（１００）のための製造方法であって、
    Ａ）金属製接触要素（５）を、前面側（Ｖ１）および背面側（Ｒ１）を備え、前記ミラー（３）を調整するために前記ミラー（３）との間で信号伝送を行う回路（１）に形成された収容開口部（Ａ１）に配置し、それによって、前記前面側（Ｖ１）および／または前記背面側（Ｒ１）が、少なくとも領域毎に前記金属製接触要素（５）によって接触接続されるステップと、
    Ｂ）前記ミラーハウジング（２）を、前記金属製接触要素（５）に配置し、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、前記金属製接触要素（５）に接触接続し、かつ、前記光入射および／または光出射窓（１２）が、前記金属製接触要素（５）によって少なくとも部分的に囲繞された開口部（Ｏ１）を、少なくとも部分的に遮蔽するステップと、
    を含んでいることを特徴とする製造方法。
13. 前記ミラーハウジング（２）は、前記金属製接触要素（５）に、熱伝導性一成分接着剤（Ｅ１）を用いて固定される、請求項１２記載の製造方法。

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