WO2014162521A1 - アクチュエータ - Google Patents

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WO2014162521A1
WO2014162521A1 PCT/JP2013/060104 JP2013060104W WO2014162521A1 WO 2014162521 A1 WO2014162521 A1 WO 2014162521A1 JP 2013060104 W JP2013060104 W JP 2013060104W WO 2014162521 A1 WO2014162521 A1 WO 2014162521A1
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WO
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metal
actuator
elastic
movable
support
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/060104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
友崇 矢部
Original Assignee
パイオニア株式会社
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.)
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/0816Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements
    • G02B26/0833Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light by means of one or more reflecting elements the reflecting element being a micromechanical device, e.g. a MEMS mirror, DMD
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets

Definitions

  • the present invention relates to a technical field of an actuator such as a MEMS scanner that drives a movable part provided with, for example, a mirror.
  • MEMS Micro Electro Mechanical System
  • a display field in which light incident from a light source is scanned with respect to a predetermined screen region to embody an image, or light reflected by scanning light with respect to a predetermined screen region.
  • an optical scanner or MEMS scanner having a fine structure has been attracting attention.
  • An optical scanner generally includes a fixed main body serving as a base, a movable plate rotatable around a predetermined rotation axis, and a torsion bar (twisting member) that connects or joins the main body and the movable plate.
  • the movable plate is often driven using a coil and a magnet. Specifically, for example, rotation with respect to the movable plate is performed by electromagnetic interaction between a control current supplied to a coil formed on the outer edge of the movable plate and a magnetic field applied to the coil from a magnet. Directional force is applied. As a result, the movable plate is driven (in other words, moved or rotated).
  • a control current is supplied to the coil formed on the movable plate via a metal wiring formed on the torsion bar.
  • the stress in the twisting direction is also applied to the metal wiring formed on the torsion bar. Such stress can cause deterioration or disconnection of the metal wiring.
  • Patent Document 1 uses a torsion bar having conductivity due to implantation (that is, doping) of a P-type impurity instead of metal wiring that may be deteriorated or disconnected by stress.
  • a technique for supplying a control current to a coil is disclosed.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which a control current is supplied to a coil using a conductive organic polymer wiring instead of a metal wiring that may be deteriorated or disconnected by stress.
  • Patent Document 3 discloses a technique for separating the metal wiring from the torsion bar.
  • Patent Document 3 since it is necessary to separate the metal wiring from the torsion bar, there arises a technical problem that the manufacturing process of the optical scanner becomes complicated.
  • the above technical problem is not only the MEMS scanner that drives the movable plate (or any movable part) to rotate, but also the movable plate (or any movable part) is driven in any manner. The same can occur for the MSMS actuator to be activated.
  • the present invention has been made in view of, for example, the above-described conventional problems.
  • a first actuator that solves the above problem includes a support portion, a movable portion supported by the support portion, and an elastic portion that connects the movable portion and the support portion so that the movable portion can be driven.
  • a metal member to which a control current for driving the movable part is supplied is formed in at least one of the movable part, the support part, and the elastic part;
  • a metal underlayer containing a metal material having a Young's modulus smaller than that of the specific member is provided between the specific member that is at least a part of the specific member and at least one of the movable portion, the support portion, and the elastic portion. Is formed.
  • a second actuator that solves the above problems includes a first support part, a second support part supported by the first support part, and the second support part and the second support part so that the second support part can be driven.
  • a first elastic portion connecting the first support portion, a movable portion supported by the second support portion, and a first connecting the movable portion and the second support portion so that the movable portion can be driven.
  • a metal member to which a control signal for driving at least one of the second support parts is supplied is formed, a specific member that is at least a part of the metal members, the movable part, the second part Of the support part, the second elastic part, the first support part and the first elastic part Between the at least one metal base layer containing a metallic material Young's modulus is smaller than the specific member is formed.
  • the actuator of the first embodiment includes a support portion, a movable portion supported by the support portion, and an elastic portion that connects the movable portion and the support portion so that the movable portion can be driven. At least one of the movable part, the support part, and the elastic part is formed with a metal member to which a control current for driving the movable part is supplied, and at least one of the metal members A metal underlayer including a metal material having a Young's modulus smaller than that of the specific member is formed between the specific member that is a part and at least one of the movable portion, the support portion, and the elastic portion. Yes.
  • the movable part suspended by the elastic part drives (in other words, swings or rotates).
  • the movable part may be driven so as to rotate with the direction in which the elastic part extends as a rotation axis, or along the direction in which the elastic part extends or in the direction intersecting with the direction in which the elastic part extends. It may be driven to move.
  • the elastic part may directly connect the movable part and the support part.
  • the elastic portion may connect the movable portion and the support portion indirectly (in other words, with an arbitrary member interposed therebetween).
  • a metal member to which a control current for driving the movable part is supplied is formed in at least one of the movable part, the support part, and the elastic part.
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like which is an example of a metal member, may be formed on the movable part (that is, on the surface of the movable part).
  • the metal member may be formed in the movable part (that is, inside the movable part).
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like, which is an example of a metal member may be formed on the support portion (that is, on the surface of the support portion).
  • the metal member may be formed in the support part (that is, inside the support part). Similarly, a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like, which is an example of a metal member, may be formed on the elastic part (that is, on the surface of the elastic part). The metal member may be formed in the elastic part (that is, inside the elastic part).
  • the “metal member” in the first embodiment means an arbitrary member containing a metal material or composed of a metal material.
  • the metal member may be any metal member as long as the metal member has conductivity sufficient to supply a control current.
  • control current in the first embodiment may be a control current that is directly used to drive the movable part.
  • control current may be a control current (for example, a control current supplied to the above-described metal coil) used to generate a force that drives the movable part.
  • control current in the first embodiment may be a control current used indirectly to drive the movable part.
  • control current may be a control current used for detecting the driving state of the movable part (for example, a control current generated by a processing circuit for detecting the driving state of the movable part). Good.
  • a metal underlayer containing is formed.
  • a metal underlayer is provided between the movable member and the specific member that is at least a part of the metal member formed on the movable part. It may be formed.
  • a metal underlayer is provided between the specific member, which is at least a part of the metal members formed in the movable part, and the movable part. It may be formed. That is, the movable part, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the movable part are laminated in this order along the thickness direction of the movable part. May be.
  • a metal member is interposed between the specific member that is at least a part of the metal member formed on the elastic portion and the elastic portion.
  • An underlayer may be formed.
  • a metal underlayer is provided between the elastic member and the specific member that is at least a part of the metal member formed in the elastic portion. It may be formed. That is, the elastic part, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the elastic part are laminated in this order along the thickness direction of the elastic part. May be.
  • a metal member when a metal member is formed on the support part, a metal member is provided between the specific member that is at least a part of the metal member formed on the support part and the support part.
  • An underlayer may be formed.
  • a metal underlayer is provided between the specific member that is at least a part of the metal member formed in the support part and the support part. It may be formed. That is, the support member, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the support member are laminated in this order along the thickness direction of the support member. May be.
  • an actuator in which a metal member is formed on the elastic part is assumed as an example.
  • the elastic part connected to the movable part in other words, applying an elastic force that regulates the drive of the movable part
  • the metal member formed on the elastic part may be subjected to stress accompanying the driving of the movable part. This stress is applied not only to the metal member but also to the metal base layer formed between the metal member (more specifically, the specific member that is at least a part of the metal member) and the elastic portion. .
  • the actuator according to the first embodiment is added to the metal member as compared with the actuator of the comparative example in which the metal underlayer is not formed. Stress is relieved. Therefore, according to the actuator of the first embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer is not formed, the metal member (for example, the metal member formed in the elastic portion) due to the drive of the movable portion is reduced. Deterioration or disconnection is suitably suppressed.
  • deterioration or disconnection of the metal member due to driving of the movable part is suitably suppressed.
  • the specific member includes the metal member that is formed in a region where a stress is applied as the movable portion is driven.
  • deterioration or disconnection of the metal member formed in the region where the stress is applied as the movable part is driven is suitably suppressed.
  • the specific member is the metal member formed on at least a part of the elastic portion.
  • deterioration or disconnection of the metal member formed in the elastic part (or at least a part of the elastic part) to which stress accompanying driving of the movable part is easily applied is suitably suppressed.
  • the metal member is (i) formed on the movable part, and the movable part is driven by being supplied with the control current and applied with a magnetic field.
  • a metal coil that generates an electromagnetic force for the purpose and (ii) a metal wiring that is formed on the support portion and the elastic portion and is connected to the metal coil so as to supply the control current to the metal coil.
  • the specific member is the metal wiring formed on at least a part of the elastic portion.
  • the metal coil formed in the movable portion includes a control current supplied to the metal coil via the metal wiring formed in the support portion and the elastic portion, and a magnetic field applied to the metal coil. Electromagnetic force is generated due to electromagnetic interaction between the two. As a result, the movable part is driven by the electromagnetic force. In addition, in this aspect, deterioration or disconnection of the metal wiring formed in the elastic part that is easily subjected to stress accompanying driving of the movable part is preferably suppressed.
  • the elastic portion is formed with a piezoelectric element that deforms the elastic portion so as to drive the movable portion when the control current is supplied.
  • the metal member includes a pair of metal electrodes that sandwich the piezoelectric element so as to supply the control current to the piezoelectric element, and the specific member is at least one of the pair of metal electrodes.
  • the elastic portion is distorted (in other words, deformed) by the piezoelectric element that deforms according to the supplied control current.
  • the movable part connected to the elastic part is driven.
  • the metal electrode formed on the elastic portion is easily deteriorated or disconnected due to the stress accompanying the driving of the movable portion (in other words, the distortion of the piezoelectric element causing the driving of the movable portion). It is suppressed.
  • the actuator of the second embodiment includes a first support part, a second support part supported by the first support part, and the second support part and the first support so that the second support part can be driven.
  • a first elastic portion that connects the movable portion, a movable portion that is supported by the second support portion, and a second elastic portion that connects the movable portion and the second support portion so that the movable portion can be driven.
  • at least one of the movable part, the second support part, the second elastic part, the first support part, and the first elastic part includes the movable part and the second support part.
  • a metal member to which a control signal for driving at least one of the parts is supplied is formed, a specific member that is at least a part of the metal member, the movable part, the second support part, At least one of the second elastic part, the first support part, and the first elastic part. Bract between the metal base layer containing a metallic material Young's modulus is smaller than the specific member is formed.
  • the movable part suspended by the second elastic part is driven (in other words, swinging or rotating).
  • the movable part may swing so as to rotate about the direction in which the second elastic part extends as the rotation axis, or the second elastic part extends along the direction in which the second elastic part extends. You may swing so that it may move along the direction which intersects the direction to do.
  • the second elastic part may directly connect the movable part and the second support part.
  • the second elastic portion may indirectly connect the movable portion and the second support portion (in other words, with an arbitrary member interposed therebetween).
  • the second support portion suspended by the first elastic portion is driven (in other words, moved or rotated).
  • the second support portion may swing so as to rotate with the direction in which the first elastic portion extends as a rotation axis, or along the direction in which the first elastic portion extends, or the first elastic portion. It may be swung so as to move along the direction intersecting with the extending direction.
  • the first elastic part may directly connect the second support part and the first support part.
  • the first elastic portion may connect the second support portion and the first support portion indirectly (in other words, with an arbitrary member interposed therebetween).
  • a control current for driving the movable part is supplied to at least one of the movable part, the second support part, the second elastic part, the first support part, and the first elastic part.
  • a metal member to be formed is formed.
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like, which is an example of a metal member, may be formed on the movable part (that is, on the surface of the movable part).
  • the metal member may be formed in the movable part (that is, inside the movable part).
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like which is an example of a metal member, may be formed on the second support portion (that is, on the surface of the second support portion).
  • the metal member may be formed in the second support portion (that is, in the second support portion).
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like, which is an example of a metal member may be formed on the second elastic portion (that is, on the surface of the second elastic portion).
  • the metal member may be formed in the second elastic part (that is, inside the second elastic part).
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like which is an example of a metal member, may be formed on the first support portion (that is, on the surface of the first support portion).
  • the metal member may be formed in the first support part (that is, inside the first support part).
  • a metal coil, a metal wiring, a metal electrode, or the like, which is an example of a metal member may be formed on the first elastic portion (that is, on the surface of the first elastic portion).
  • the metal member may be formed in the first elastic part (that is, in the first elastic part).
  • the “metal member” in the second embodiment means an arbitrary member containing a metal material or made of a metal material.
  • the metal member may be any metal member as long as the metal member has conductivity sufficient to supply a control current.
  • control current in the second embodiment may be a control current that is directly used to drive at least one of the movable part and the second support part.
  • control current is a control current used to generate a force that drives at least one of the movable part and the second support part (for example, the control current supplied to the metal coil described above). It may be.
  • the “control current” in the second embodiment may be a control current used indirectly to drive at least one of the movable part and the second support part.
  • the control current is a control current used for detecting a driving state of at least one of the movable part and the second support part (for example, at least one of the movable part and the second support part).
  • a control current generated by a processing circuit for detecting the driving state for example, a control current generated by a processing circuit for detecting the driving state.
  • the specific member that is at least a part of the metal member and at least one of the movable part, the second support part, the second elastic part, the first support part, and the first elastic part.
  • a metal underlayer including a metal material having a Young's modulus smaller than that of the specific member is formed therebetween.
  • a metal underlayer is provided between the movable member and the specific member that is at least a part of the metal member formed on the movable part. It may be formed.
  • a metal underlayer is provided between the specific member, which is at least a part of the metal members formed in the movable part, and the movable part. It may be formed. That is, the movable part, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the movable part are laminated in this order along the thickness direction of the movable part. May be.
  • a metal underlayer may be formed between the two.
  • a metal member is formed in the second elastic portion, between the specific member that is at least a part of the metal member formed in the second elastic portion and the second elastic portion.
  • a metal underlayer may be formed. That is, the second elastic portion, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the second elastic portion are in the thickness direction of the second elastic portion. May be laminated in this order.
  • a metal underlayer may be formed between the two.
  • a metal underlayer may be formed. That is, the second support portion, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the second support portion are in the thickness direction of the second support portion. May be laminated in this order.
  • a metal underlayer may be formed between the two.
  • a metal underlayer may be formed. That is, the first elastic portion, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the first elastic portion are in the thickness direction of the first elastic portion. May be laminated in this order.
  • a metal underlayer may be formed between the two.
  • a metal underlayer may be formed. That is, the first support portion, the metal base layer, and the specific member that is at least a part of the metal member formed on or in the first support portion are in the thickness direction of the first support portion. May be laminated in this order.
  • an actuator in which a metal member is formed on the first elastic part is assumed as an example.
  • the second support portion when the second support portion is driven, it is connected to the second support portion (in other words, an elastic force that regulates the drive of the second support portion is applied) to the first elastic portion.
  • an elastic force that regulates the drive of the second support portion is applied
  • stress accompanying the driving of the movable part is applied.
  • the metal member formed on the first elastic part may be subjected to stress accompanying the driving of the movable part. This stress is applied not only to the metal member but also to the metal underlayer formed between the metal member (more specifically, the specific member that is at least a part of the metal member) and the first elastic portion. Join again.
  • the actuator according to the second embodiment is added to the metal member as compared with the actuator of the comparative example in which the metal underlayer is not formed. Stress is relieved. Therefore, according to the actuator of the second embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer is not formed, the metal member (for example, the metal member formed in the second elastic portion) due to the driving of the movable portion. ) Deterioration or disconnection is suitably suppressed.
  • deterioration or disconnection of the metal member due to driving of the movable part is suitably suppressed.
  • the specific member is the metal member formed in a region where stress is applied in accordance with driving of at least one of the movable portion and the second support portion. Including.
  • deterioration or disconnection of the metal member formed in the region where the stress is applied in accordance with the driving of at least one of the movable part and the second support part is suitably suppressed.
  • the specific member is the metal member formed in at least a part of the second elastic portion, the second support portion, and the first elastic portion.
  • the metal member is (i) formed on the second support portion, and supplied with the control current and applied with a magnetic field, and thereby the movable portion and A metal coil that generates an electromagnetic force for driving at least one of the second support portions; and (ii) formed in the first support portion and the first elastic portion, and the metal coil having the control A metal wire connected to the metal coil so as to supply a current
  • the specific member includes (i) the metal coil formed on at least a part of the second support part, and (ii) the first It is at least one of the metal wirings formed on at least a part of one elastic part.
  • the metal coil formed on the second support portion includes the control current supplied to the metal coil via the metal wiring formed on the first support portion and the first elastic portion, and the metal coil. Electromagnetic force is generated due to electromagnetic interaction with the magnetic field applied to the. As a result, at least one of the movable part and the second support part is driven by the electromagnetic force.
  • the metal coil formed on the second support portion and the metal formed on the first elastic portion are further subjected to stress accompanying driving of at least one of the movable portion and the second support portion. Deterioration or disconnection of at least one of the wirings is preferably suppressed.
  • the movable portion and the second support portion are provided by supplying the control current to at least one of the second elastic portion and the first elastic portion.
  • At least one of the second elastic portion and the first elastic portion is distorted (in other words, deformed) by the piezoelectric element that deforms according to the supplied control current.
  • the piezoelectric element that deforms according to the supplied control current.
  • at least one of the movable part connected to the second elastic part and the second support part connected to the first elastic part is driven.
  • deterioration or disconnection of the metal electrode formed in the second elastic part which is easily subjected to stress accompanying driving of the movable part (in other words, distortion of the piezoelectric element causing driving of the movable part), is caused. It is preferably suppressed.
  • the deterioration or disconnection of the metal electrode formed on the first elastic portion which is easily subjected to stress accompanying the driving of the second support portion (in other words, distortion of the piezoelectric element causing the driving of the second support portion), is suitably suppressed. Is done.
  • the movable member, the support portion, and the elastic portion the specific member that is at least a part of the metal member, the movable portion, the support portion, and A metal underlayer containing a metal material having a Young's modulus smaller than that of the specific member is formed between at least one of the elastic portions.
  • the movable part, the second support part, the second elastic part, the first support part, and the first elastic part are provided, and are at least a part of the metal member.
  • a metal underlayer containing is formed. Therefore, deterioration or disconnection of metal members such as metal wiring is suitably suppressed.
  • FIG. 1A is a plan view illustrating an example of the configuration of the actuator 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line II ′ of the actuator 100 shown in FIG.
  • the actuator 100 is a planar electromagnetic drive actuator (that is, a MEMS scanner) used for scanning of laser light, for example.
  • the actuator 100 includes a base 110 that is a specific example of a “support portion”, a movable plate 120 that is a specific example of a “movable portion”, a pair of torsion bars 130 that is a specific example of an “elastic portion”, A metal coil 141 that is a specific example of “metal member”, a metal wiring 142 that is a specific example of “metal member”, a metal base layer 143, a power supply terminal 151, and a pair of permanent magnets 161. Yes.
  • the base 110 has a frame shape with a gap inside. That is, the base 110 has two sides extending in the X-axis direction in FIGS. 1A and 1B and the Y-axis direction (that is, the X-axis in FIGS. 1A and 1B). And a frame shape having a gap surrounded by two sides extending in the X-axis direction and two sides extending in the Y-axis direction. Yes.
  • the base 110 has a square shape, but is not limited to this, for example, other shapes (for example, a rectangular shape such as a rectangle or a circular shape). Etc.).
  • the base 110 is a structure that is the basis of the actuator 100 of the first embodiment, and is fixed to a substrate or support member (not shown) (in other words, fixed inside the system of the actuator 100). Preferably). Alternatively, the base 110 may be suspended by a suspension (not shown).
  • FIG. 1A shows an example in which the base 110 has a frame shape
  • the base 110 may have other shapes.
  • the base 110 may have a U-shape in which a part of the base 110 is an opening.
  • the base 110 may have a box shape with a gap inside. That is, the base 110 is defined by two surfaces distributed on a plane defined by the X axis and the Y axis, and the X axis and a Z axis (not shown) (that is, an axis orthogonal to both the X axis and the Y axis).
  • the movable plate 120 is disposed so as to be suspended or supported by a pair of torsion bars 130 in the space inside the base 110.
  • the movable plate 120 is configured to rotate about the axis along the X-axis direction as a rotation axis by the elasticity of the pair of torsion bars 130.
  • a mirror (not shown) that reflects laser light may be formed on the surface of the movable plate 120.
  • the pair of torsion bars 130 are elastic members such as springs made of, for example, silicon, copper alloy, iron alloy, other metal, resin, or the like.
  • the pair of torsion bars 130 are arranged so as to extend in the X-axis direction in FIGS. 1 (a) and 1 (b).
  • the pair of torsion bars 130 has a shape having a long side extending in the X-axis direction and a short side extending in the Y-axis direction.
  • the pair of torsion bars 130 may have a shape having a short side extending in the X-axis direction and a long side extending in the Y-axis direction, depending on the setting state of the resonance frequency described later.
  • each of the pair of torsion bars 130 is connected to the base 110.
  • the other end of each of the pair of torsion bars 130 is connected to the movable plate 120. That is, the pair of torsion bars 130 suspends the movable plate 120 so as to sandwich the movable plate 120 therebetween.
  • the base 110, the movable plate 120, and the pair of torsion bars 130 are integrally formed from a nonmagnetic substrate such as a silicon substrate. That is, the base 110, the movable plate 120, and the pair of torsion bars 130 are formed by forming a gap by removing a part of a nonmagnetic substrate such as a silicon substrate. A MEMS process is preferably used as the formation process at this time. Instead of the silicon substrate, the base 110, the movable plate 120, and the pair of torsion bars 130 may be integrally formed from an arbitrary elastic material.
  • the metal coil 141 is a plurality of windings made of, for example, a metal material having relatively high conductivity (for example, gold or copper).
  • the plurality of windings constituting the metal coil 141 are formed on the movable plate 120 (for example, on the surface of the movable plate 120) so as to extend along the outer edge of the movable plate 120.
  • the metal coil 141 may be formed in the movable plate 120 (for example, inside the movable plate 120) so as to extend along the outer edge of the movable plate 120.
  • the metal coil 141 may be formed using a semiconductor manufacturing process such as a plating process or a sputtering method.
  • the metal coil 141 has a rectangular shape.
  • the metal coil 141 may have any shape (for example, a square, rectangle, rhombus, parallelogram, circle, ellipse, or any other loop shape).
  • the metal wiring 142 is, for example, a wiring made of a metal material having relatively high conductivity (for example, gold or copper).
  • the metal wiring 142 is a wiring that electrically connects the power supply terminal 151 and the metal coil 141.
  • the metal wiring 142 since the metal coil 141 is formed on the movable plate 120 while the power supply terminal 151 is formed on the base 110, the metal wiring 142 connects the pair of torsion bars 130 from the base 110. It is formed on the base 110, the movable plate 120, and the pair of torsion bars 130 so as to face the movable plate 120.
  • the metal wiring 142 may be formed using a semiconductor manufacturing process such as a plating process or a sputtering method.
  • the metal coil 141 is supplied with a control current for rotating the movable plate 120 from the power source via the power supply terminal 151 formed on the base 110 and the metal wiring 142 described above.
  • the control current is typically an alternating current that includes a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency at which the movable plate 120 rotates about an axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the power source may be a power source provided in the actuator 100 itself, or may be a power source prepared outside the actuator 100.
  • a metal having a Young's modulus that is, a longitudinal elastic modulus
  • a metal underlayer 143 made of a material is formed.
  • the metal base layer 143 and the metal wiring 142 are stacked in this order on the pair of torsion bars 130 when viewed from the pair of torsion bars 130.
  • a metal underlayer 143 may be formed between all of the metal wirings 142 formed on the pair of torsion bars 130 and the pair of torsion bars 130.
  • the metal base layer 143 is formed between a part of the metal wiring 142 formed on the pair of torsion bars 130 and the pair of torsion bars 130, while formed on the pair of torsion bars 130.
  • the metal underlayer 143 may not be formed between the other part of the metal wiring 142 and the pair of torsion bars 130.
  • the metal base layer 143 may not be formed between part or all of the metal wiring 142 formed on the base 110 and the base 110.
  • a metal underlayer 143 may be formed between a part or all of the metal wirings 142 formed on the base 110 and the base 110.
  • the metal base layer 143 may not be formed between a part or all of the metal wirings 142 formed on the movable plate 120 and the movable plate 120. However, a metal base layer 143 may be formed between a part or all of the metal wirings 142 formed on the movable plate 120 and the movable plate 120.
  • the metal base layer 143 may not be formed between a part or all of the metal coils 141 formed on the movable plate 120 and the movable plate 120. However, a metal base layer 143 may be formed between a part or all of the metal coils 141 formed on the movable plate 120 and the movable plate 120.
  • the metal wiring 142 and the metal underlayer 143 with an enhanced thickness are described in order to improve the visibility of the metal wiring 142 and the metal underlayer 143.
  • the pair of permanent magnets 161 are arranged such that the pair of permanent magnets 161 are arranged along the Y-axis direction.
  • the pair of permanent magnets 161 are arranged such that the pair of permanent magnets 161 sandwich the metal coil 141 along the Y-axis direction.
  • the pair of permanent magnets 161 preferably have their magnetic poles appropriately set so that a predetermined static magnetic field can be applied to the metal coil 141.
  • the aspect of a pair of permanent magnet 161 shown to Fig.1 (a) and FIG.1 (b) is an example to the last. Therefore, as long as a static magnetic field for rotating the movable plate 120 can be applied to the metal coil 141, the pair of permanent magnets 161 may be arranged in any manner. In addition, a yoke may be added to the pair of permanent magnets 161 in order to increase the strength of the static magnetic field.
  • a control current is supplied to the metal coil 141.
  • the control current includes a current component for rotating the movable plate 120 about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the movable plate 120 is determined by the resonance frequency determined by the movable plate 120 and the pair of torsion bars 130 (more specifically, the inertia moment of the movable plate 120 and the torsion spring constant of the pair of torsion bars 130).
  • the axis along the X-axis direction is rotated about the axis of rotation so as to resonate at a resonance frequency.
  • the control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the resonance frequency of the movable plate 120.
  • the movable plate 120 may rotate around the axis along the X-axis direction at a frequency different from or not synchronized with the resonance frequency determined by the movable plate 120 and the pair of torsion bars 130.
  • the control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency at which the movable plate 120 rotates about the axis along the X-axis direction as the rotation axis.
  • a magnetic field is applied to the metal coil 141 from a pair of permanent magnets 161.
  • the pair of permanent magnets 161 preferably applies a magnetic field to the two sides of the metal coil 141 facing in the Y-axis direction.
  • the movable plate 120 is uniaxially driven.
  • a stress in a torsional direction with the axis along the X-axis direction as a rotation axis is applied to the pair of torsion bars 130.
  • torsional stress with the axis along the X-axis direction as the rotation axis is also applied to the metal wiring 142 formed on the pair of torsion bars 130.
  • Such stress is applied not only to the metal wiring 142 but also to the metal base layer 143 formed between the metal wiring 142 and the pair of torsion bars 130.
  • the Young's modulus of the metal underlayer 143 is smaller than the Young's modulus of the metal wiring 142, according to the actuator 100 of the first embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer 143 is not formed, The stress applied to the metal wiring 142 is relaxed. Therefore, according to the actuator 100 of the first embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer 143 is not formed, the metal wiring 143 (for example, on the pair of torsion bars 130) resulting from the drive of the movable plate 120. Deterioration or disconnection of the formed metal wiring 142) is preferably suppressed.
  • control current is supplied to the metal coil 141 via the metal underlayer 143. Therefore, a stable supply of control current to the metal coil 141 is also realized.
  • the metal underlayer 143 can relieve stress applied to the metal wiring 142. Then, the metal base layer 143 is formed below the metal wiring 142 to which stress is applied as the movable plate 120 is driven (in other words, the metal wiring 142 that preferably suppresses deterioration or disconnection due to such stress). It is preferable.
  • the metal wiring 142 to which stress is applied as the movable plate 120 is driven is part or all of the metal wiring 142 formed on the pair of torsion bars 130. An example is shown. That is, FIG. 1A and FIG.
  • the metal base layer 143 is formed below a part or all of the metal wiring 142 formed on the pair of torsion bars 130.
  • the metal underlayer 143 is formed on the metal wiring 142 formed on the movable plate 120. It may be formed below a part or all of the above.
  • the metal base layer 143 is formed on the metal wiring 142 formed on the base 110. It may be formed below a part or all of it.
  • FIG. 1A and 1B show an example in which a metal base layer 143 is formed below the metal wiring 142.
  • an arbitrary metal member for example, a metal wiring different from the metal wiring 142 connected to the metal coil 141, which is formed in a region to which stress is applied as the movable plate 120 is driven, for example, a processing circuit described later.
  • a metal underlayer 143 may be formed under the metal wiring 212 or the metal electrode 213 connected to 211 (see FIG. 9).
  • FIG. 2 is a flowchart showing a flow of a manufacturing method for manufacturing the actuator 100 of the first embodiment.
  • 3 to 9 are a cross-sectional view and a plan view showing the state of the actuator 100 when each step of the manufacturing method for manufacturing the actuator 100 of the first embodiment is performed, respectively.
  • each drawing (a) shows a cross-sectional view taken along one-dot chain line in the plan view of each drawing (b).
  • a silicon substrate 201 as a raw material of the actuator 100 is prepared (step S100).
  • the processing circuit 211 is formed on the silicon substrate 201 (step S101).
  • An example of the processing circuit 211 is a detection circuit that detects the driving state of the movable plate 120 using a piezoresistive layer.
  • the processing circuit 211 may be an arbitrary circuit (or an arbitrary structure). If the processing circuit 211 is not necessary for the actuator 100, the operation in step S101 in FIG. 2 may be omitted.
  • an insulating film 202 containing SiO 2 (silicon dioxide) or the like is formed on the silicon substrate 201 (see FIG. Step S102). At this time, an opening used for electrically connecting the processing circuit 211 and the metal wiring 212 in a process described later is formed immediately above the processing circuit 211.
  • the silicon substrate on which the insulating film 202 is formed by using a semiconductor manufacturing process for example, a vapor deposition method.
  • a semiconductor manufacturing process for example, a vapor deposition method.
  • the above-mentioned metal underlayer 143 is formed (step S103).
  • a metal wiring 212 electrically connected to the processing circuit 211 is formed on the silicon substrate 201 on which the insulating film 202 is formed by using a semiconductor manufacturing process (for example, vapor deposition). Is done.
  • the metal wiring 212 is formed by evaporating a metal having a relatively high conductivity, such as copper, on the silicon substrate 201.
  • step S103 of FIG. 2 it is preferable to perform patterning, etching, vapor deposition, or the like so that the metal base layer 143 and the metal wiring 212 are simultaneously formed.
  • the metal base layer 143 and the metal wiring 212 are formed simultaneously by performing one patterning, etching, vapor deposition, or the like.
  • the metal base layer 143 and the metal wiring 212 may be formed separately.
  • the processing circuit 211 may not be formed. Therefore, the metal wiring 212 connected to the processing circuit 211 is not necessarily formed. In this case, it is sufficient if the metal underlayer 143 is formed in step S103 of FIG. However, from the viewpoint of not increasing the number of manufacturing steps, the metal underlayer 143 is preferably formed simultaneously with some other constituent member.
  • the semiconductor substrate is used to form the metal base layer 143 and the metal wiring 212 on the silicon substrate 201.
  • an insulating film 202 containing SiO 2 (silicon dioxide) or the like is formed (step S104).
  • step S104 in particular, it is sufficient if the insulating film 202 is formed on the metal wiring 212 so as to ensure the insulation of the metal wiring 212.
  • a contact hole for connecting the metal wiring 212 and a metal electrode 213 described later is formed in the insulating film 202 formed on the metal wiring 212.
  • the silicon substrate on which the insulating film 202 is formed using a semiconductor manufacturing process for example, a vapor deposition method.
  • the above-described metal coil 141, metal wiring 142, and power supply terminal 151 are formed on 201 (step S105). Further, simultaneously with the formation of the metal coil 141, the metal wiring 142, and the power supply terminal 151, it is connected to the processing circuit 211 on the silicon substrate 201 on which the insulating film 202 is formed by using a semiconductor manufacturing process (for example, vapor deposition method).
  • a metal electrode 213 (specifically, connected to the metal wiring 212 of the processing circuit 211) is formed.
  • step S106 a part of the silicon substrate 201 is removed using a semiconductor manufacturing process, whereby the base 110, A movable plate 120 and a pair of torsion bars 130 are formed.
  • step S106 the manufacture of the actuator 100 described above is completed.
  • FIG. 10A and 10B are a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the actuator 200 according to the second embodiment.
  • the same description is attached
  • the actuator 200 of the second embodiment is not a force caused by electromagnetic interaction, but a piezoelectric element, in order to drive the movable plate 120, compared to the actuator 100 of the first embodiment.
  • the difference is that a force resulting from deformation is used.
  • the other constituent elements included in the actuator 200 of the second embodiment may be the same as the constituent elements included in the actuator 100 of the first embodiment.
  • the actuator 200 according to the second embodiment is different from the actuator 100 according to the first embodiment in that the metal coil 141 and the pair of permanent magnets 161 are not provided.
  • the actuator 200 of the second embodiment is different in structure on the pair of torsion bars 130 from the actuator 100 of the first embodiment. More specifically, in the actuator 200 according to the second embodiment, the lower electrode 242a, the piezoelectric element 244, the metal base layer 243, and the upper portion are disposed on the pair of torsion bars 130 as viewed from the pair of torsion bars 130.
  • the electrode 242b is stacked in this order.
  • the Young's modulus of the metal underlayer 243 is smaller than the Young's modulus of the upper electrode 242b.
  • a control signal to be applied to the piezoelectric element 244 is supplied to each of the lower electrode 242a and the upper electrode 242b via the power supply terminal 151.
  • the piezoelectric element 244 is deformed (eg, contracts, expands, or distorts) in response to a control signal applied via the lower electrode 242a and the upper electrode 242b.
  • the force resulting from the deformation of the piezoelectric element 244 is a force for rotating the movable plate 120 about the X axis in FIGS. 10A and 10B as the rotation axis.
  • the movable plate 120 rotates about the X axis in FIGS. 10A and 10B as a rotation axis by the deformation of the piezoelectric element 244 (in other words, reciprocatingly drives to rotate).
  • the pair of torsion bars 130 are twisted in the torsional direction with the axis along the X-axis direction as the rotation axis as the movable plate 120 is driven (that is, rotated). Stress is applied. As a result, torsional stress having an axis along the X-axis direction as the rotation axis is also applied to the upper electrode 242b formed on the pair of torsion bars 130. Such stress is applied not only to the upper electrode 242b but also to the metal base layer 243 formed between the upper electrode 242b and the pair of torsion bars 130.
  • the Young's modulus of the metal underlayer 243 is smaller than the Young's modulus of the upper electrode 242b, according to the actuator 200 of the second embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer 243 is not formed, The stress applied to the upper electrode 242b is relaxed. Therefore, according to the actuator 200 of the second embodiment, deterioration or disconnection of the upper electrode 242b due to driving of the movable plate 120 is suitably suppressed as compared with the actuator of the comparative example in which the metal underlayer 243 is not formed. .
  • 10A and 10B show an example in which a metal base layer 243 is formed between the upper electrode 242b and the pair of torsion bars 130.
  • the Young's modulus is lower than that of the lower electrode 242a between the lower electrode 242a and the pair of torsion bars 130.
  • a metal underlayer 243 made of a metal material having a small thickness may be formed. In this case, deterioration or disconnection of the lower electrode 242a due to driving of the movable plate 120 is suitably suppressed.
  • FIG. 11 is a plan view and a cross-sectional view showing an example of the configuration of the actuator 300 of the third embodiment.
  • the same description is attached
  • the actuator 300 of the third embodiment is, for example, a planar type electromagnetic drive actuator (that is, a MEMS scanner) used for laser beam scanning.
  • the actuator 300 is a specific example of a first base 311 that is a specific example of “first support portion”, a second base 312 that is a specific example of “second support portion”, and a “movable portion”.
  • the movable plate 320 a pair of first torsion bars 331 that is a specific example of “first elastic portion”, a pair of second torsion bars 332 that is a specific example of “second elastic portion”, and a “metal member” , A metal wire 342, a metal base layer 343, a power supply terminal 351, and a pair of first permanent magnets 361. .
  • the first base 311 has a frame shape with a gap inside. That is, the first base 311 has two sides extending in the X-axis direction in FIGS. 11A and 11B and the Y-axis direction in FIGS. 11A and 11B (that is, And a frame shape having a gap surrounded by two sides extending in the X-axis direction and two sides extending in the Y-axis direction. is doing.
  • the first base 311 has a square shape, but is not limited to this, for example, other shapes (for example, a rectangular shape such as a rectangle or a circular shape). Or the like.
  • the first base 311 is a structure that is the basis of the actuator 300 of the third embodiment, and is fixed to a substrate or a support member (not shown) (in other words, inside the system of the actuator 300). Is preferably fixed). Alternatively, the first base 311 may be suspended by a suspension (not shown) or the like.
  • FIG. 11A shows an example in which the first base 311 has a frame shape
  • the first base 311 may have other shapes.
  • the first base 311 may have a U shape in which a part of the first base 311 is an opening.
  • the first base 311 may have a box shape with a gap inside. That is, the first base 311 has two surfaces distributed on a plane defined by the X axis and the Y axis, and the X axis and the Z axis (not shown) (that is, an axis orthogonal to both the X axis and the Y axis).
  • the box shape may be arbitrarily changed according to the manner in which the movable plate 320 is arranged.
  • the second base 312 is arranged to be suspended or supported by the pair of first torsion bars 331 in the space inside the first base 311.
  • the second base 312 is configured to rotate about the axis along the X-axis direction as a rotation axis by the elasticity of the pair of first torsion bars 331.
  • the pair of first torsion bars 331 are elastic members such as springs made of, for example, silicon, copper alloy, iron alloy, other metal, resin, or the like.
  • the pair of first torsion bars 331 are arranged so as to extend in the X-axis direction in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
  • the pair of first torsion bars 331 has a shape having a long side extending in the X-axis direction and a short side extending in the Y-axis direction.
  • the pair of first torsion bars 331 may have a shape having a short side extending in the X-axis direction and a long side extending in the Y-axis direction, depending on the setting state of the resonance frequency described later. .
  • One end of each of the pair of first torsion bars 331 is connected to the first base 311.
  • the other end of each of the pair of first torsion bars 331 is connected to the second base 312. That is, the pair of first torsion bars 331 suspends the second base 312 so as to sandwich the second base 312 therebetween.
  • the second base 312 has a frame shape with a gap inside. That is, the second base 312 includes two sides extending in the X-axis direction in FIGS. 11A and 11B and the Y-axis direction in FIGS. 11A and 1B (that is, And a frame shape having a gap surrounded by two sides extending in the X-axis direction and two sides extending in the Y-axis direction. is doing.
  • the second base 312 has a square shape, but is not limited to this, for example, other shapes (for example, a rectangular shape such as a rectangle or a circular shape). Or the like.
  • FIG. 11A shows an example in which the second base 312 has a frame shape
  • the second base 312 may have a U-shape in which a part of the side is an opening.
  • the second base 312 may have a box shape with a gap inside.
  • the second base 312 has two surfaces distributed on a plane defined by the X axis and the Y axis, and the X axis and the Z axis (not shown) (that is, an axis orthogonal to both the X axis and the Y axis).
  • the movable plate 320 is arranged to be suspended or supported by a pair of second torsion bars 332 in the space inside the second base 312.
  • the movable plate 320 is configured to rotate about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis by the elasticity of the pair of second torsion bars 332.
  • a mirror (not shown) that reflects laser light may be formed on the surface of the movable plate 320.
  • the pair of second torsion bars 332 are elastic members such as springs made of, for example, silicon, copper alloy, iron alloy, other metal, resin, or the like.
  • the pair of second torsion bars 332 are arranged so as to extend in the Y-axis direction in FIGS. 11 (a) and 11 (b).
  • the pair of second torsion bars 332 has a shape having a long side extending in the Y-axis direction and a short side extending in the X-axis direction.
  • the pair of second torsion bars 332 may have a shape that has a short side that extends in the Y-axis direction and a long side that extends in the X-axis direction, depending on the setting state of the resonance frequency described later. .
  • each of the pair of second torsion bars 332 is connected to the second base 312.
  • the other end of each of the pair of second torsion bars 332 is connected to the movable plate 320. That is, the pair of second torsion bars 332 suspends the movable plate 320 so as to sandwich the movable plate 320 therebetween.
  • the first base 311, the second base 312, the movable plate 320, the pair of first torsion bars 331 and the pair of second torsion bars 332 are integrally formed from a nonmagnetic substrate such as a silicon substrate, for example. That is, the first base 311, the second base 312, the movable plate 320, the pair of first torsion bars 331 and the pair of second torsion bars 332 are formed by removing a part of a non-magnetic substrate such as a silicon substrate, for example. It is formed by forming a gap. A MEMS process is preferably used as the formation process at this time.
  • the first base 311, the second base 312, the movable plate 320, the pair of first torsion bars 331 and the pair of second torsion bars 332 are integrally formed from an arbitrary elastic material instead of the silicon substrate. Also good.
  • the metal coil 341 is a plurality of windings made of, for example, a metal material having relatively high conductivity (for example, gold or copper).
  • the plurality of windings constituting the metal coil 341 are formed on the second base 312 (for example, on the surface of the second base 312) so as to extend along the outer edge of the second base 312.
  • the metal coil 341 may be formed in the second base 312 (for example, inside the second base 312) so as to extend along the outer edge of the second base 312.
  • the metal coil 341 may be formed using a semiconductor manufacturing process such as a plating process or a sputtering method.
  • the metal coil 341 has a rectangular shape.
  • the metal coil 341 may have an arbitrary shape (for example, a square, a rectangle, a rhombus, a parallelogram, a circle, an ellipse, or any other loop shape).
  • the metal wiring 342 is a wiring made of, for example, a metal material having relatively high conductivity (for example, gold or copper).
  • the metal wiring 342 is a wiring that electrically connects the power supply terminal 351 and the metal coil 341.
  • the metal wiring 342 is paired from the first base 311. It is formed on the first base 311, the second base 312 and the pair of first torsion bars 331 so as to face the second base 312 via the first torsion bar 331.
  • the metal wiring 342 may be formed using a semiconductor manufacturing process such as a plating process or a sputtering method.
  • a control current for rotating the movable plate 320 and the second base 312 is supplied from the power source to the metal coil 341 via the power supply terminal 351 formed on the first base 311 and the metal wiring 342 described above.
  • the control current typically has a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency of rotation of the second base 312 with the axis along the X-axis direction as the rotation axis and the axis along the Y-axis direction as the rotation axis.
  • This is an alternating current that includes both signal components having the same or synchronized frequency as the frequency at which the movable plate 320 rotates.
  • the power source may be a power source provided in the actuator 300 itself or a power source prepared outside the actuator 300.
  • the Young's modulus (that is, the longitudinal elastic modulus) is greater than the metal wiring 342 between the metal wiring 342 formed on the pair of first torsion bars 331 and the pair of first torsion bars 331. ) Is formed of a metal base layer 343 made of a small metal material. In other words, the metal base layer 343 and the metal wiring 342 are stacked in this order on the pair of first torsion bars 331 when viewed from the pair of first torsion bars 331.
  • a metal underlayer 343 may be formed between the entire metal wiring 342 formed on the pair of first torsion bars 331 and the pair of first torsion bars 331.
  • the metal base layer 343 is formed between a part of the metal wiring 342 formed on the pair of first torsion bars 331 and the pair of first torsion bars 331, while the pair of first torsion bars.
  • the metal base layer 343 may not be formed between the other part of the metal wiring 342 formed on the bar 331 and the pair of first torsion bars 331.
  • the metal base layer 343 may not be formed between part or all of the metal wiring 342 formed on the first base 311 and the first base 311. However, a metal base layer 343 may be formed between part or all of the metal wiring 342 formed on the first base 311 and the first base 311.
  • the metal base layer 343 may not be formed between a part or all of the metal wirings 342 formed on the second base 312 and the second base 312. However, a metal base layer 343 may be formed between part or all of the metal wiring 342 formed on the second base 312 and the second base 312.
  • the metal base layer 343 may not be formed between a part or all of the metal coils 341 formed on the second base 312 and the second base 312. However, a metal base layer 343 may be formed between a part or all of the metal coils 341 formed on the second base 312 and the second base 312.
  • the metal wiring 342 and the metal base layer 343 with an enhanced thickness are described in order to improve the visibility of the metal wiring 342 and the metal base layer 343.
  • the pair of permanent magnets 361 are arranged so that the pair of permanent magnets 361 are arranged along the Y-axis direction.
  • the pair of permanent magnets 361 are arranged such that the pair of permanent magnets 361 sandwich the metal coil 341 along the Y-axis direction.
  • the pair of permanent magnets 361 preferably have their magnetic poles appropriately set so that a predetermined static magnetic field can be applied to the metal coil 341. Note that a yoke may be added to the pair of permanent magnets 361 in order to increase the strength of the static magnetic field.
  • the aspect of a pair of permanent magnet 161 shown to Fig.11 (a) and FIG.11 (b) is an example to the last. Accordingly, the pair of permanent magnets 361 may be arranged in any manner as long as a static magnetic field for rotating the movable plate 320 and the second base 312 can be applied to the metal coil 341. In addition, a yoke may be added to the pair of permanent magnets 361 in order to increase the strength of the static magnetic field.
  • a control current is supplied to the metal coil 341.
  • the control current includes a current component for rotating the second base 312 about the axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • the second base 312 rotates at an arbitrary frequency (for example, 60 Hz) with an axis along the X-axis direction as a rotation axis. Therefore, the control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency of rotation of the second base 312 having the axis along the X-axis direction as the rotation axis.
  • the second base 312 includes a suspended portion including the second base 312 (that is, a suspended portion including the second base portion 312, the pair of second torsion bars 332 and the movable plate 320), and the pair of first torsion bars.
  • An axis along the X-axis direction at a resonance frequency determined by 331 (more specifically, a resonance frequency determined by the moment of inertia of the suspended portion including the second base 312 and the torsion spring constant of the pair of first torsion bars 331). May be rotated about the rotation axis.
  • a magnetic field is applied to the metal coil 341 from a pair of permanent magnets 361.
  • the pair of permanent magnets 361 preferably applies a magnetic field to the two sides of the metal coil 141 facing in the Y-axis direction.
  • the second base 312 supports the movable plate 320 via a pair of second torsion bars 332. For this reason, with the rotation of the second base 312 having the axis along the X-axis direction as the rotation axis, the movable plate 320 also rotates around the axis along the X-axis direction as the rotation axis.
  • the control current includes a current component for rotating the movable plate 320 about the axis along the Y-axis direction as a rotation axis.
  • the movable plate 320 has a resonance frequency determined by the movable plate 320 and the pair of second torsion bars 332 (more specifically, the moment of inertia of the movable plate 320 and the torsion of the pair of second torsion bars 331). It rotates with the axis along the Y-axis direction as the rotation axis so as to resonate at a resonance frequency determined by the spring constant.
  • the control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the resonance frequency of the movable plate 320.
  • the movable plate 320 may rotate around the axis along the Y-axis direction at a frequency different from or not synchronized with the resonance frequency determined by the movable plate 320 and the pair of second torsion bars 332.
  • the control current is an alternating current including a signal component having a frequency that is the same as or synchronized with the frequency at which the movable plate 320 rotates with the axis along the Y-axis direction as the rotation axis.
  • a magnetic field is applied to the metal coil 341 from a pair of permanent magnets 361.
  • the movable plate 320 is driven in two axes.
  • the pair of first torsion bars 331 is subjected to a stress in a torsional direction having an axis along the X-axis direction as a rotation axis.
  • torsional stress with the axis along the X-axis direction as the rotation axis is also applied to the metal wiring 342 formed on the pair of first torsion bars 331.
  • Such stress is applied not only to the metal wiring 342 but also to the metal base layer 343 formed between the metal wiring 342 and the pair of first torsion bars 331.
  • the actuator 300 of the third embodiment compared to the actuator of the comparative example in which the metal underlayer 343 is not formed, The stress applied to the metal wiring 342 is relaxed. Therefore, according to the actuator 300 of the third embodiment, compared to the actuator of the comparative example in which the metal base layer 343 is not formed, the metal wiring 343 (for example, the pair of first torsion bars 331 caused by driving the movable plate 320). Deterioration or disconnection of the metal wiring 342) formed thereon is preferably suppressed.
  • control current is supplied to the metal coil 341 via the metal underlayer 343. Therefore, a stable supply of control current to the metal coil 341 is also realized.
  • the metal base layer 343 can relieve stress applied to the metal wiring 342.
  • the metal underlayer 343 preferably suppresses the metal wiring 342 to which stress is applied when at least one of the movable plate 320 and the second base 312 is driven (in other words, deterioration or disconnection due to such stress is suppressed. It is preferably formed below the metal wiring 342).
  • the metal wiring 342 to which stress is applied when at least one of the movable plate 320 and the second base 312 is driven is formed on the pair of first torsion bars 331. The example which is a part or all of the formed metal wiring 342 is shown. That is, FIG. 11A and FIG.
  • the metal base layer 343 is formed below part or all of the metal wiring 342 formed on the pair of first torsion bars 331. ing.
  • the metal base layer 343 is formed.
  • the metal wiring 342 formed on the second base 312 may be formed under a part or all of the lower side.
  • the metal base layer 343 is applied.
  • it may be formed below a part or all of the metal wiring 342 formed on the first base 311.
  • FIG. 11A and 11B show an example in which a metal base layer 343 is formed below the metal wiring 342.
  • any metal member for example, a metal wiring different from the metal wiring 342 connected to the metal coil 341 formed in a region where stress is applied when the movable plate 320 or the second base 312 is driven,
  • a metal base layer 343 may be formed below the metal wiring 212 or the metal electrode 213 connected to the above-described processing circuit 211 (see FIG. 9).
  • the manufacturing method of the actuator 300 of the third embodiment may be the same as the manufacturing method of the actuator 100 of the first embodiment. Therefore, in order to simplify the specification, a detailed description regarding the manufacturing method of the actuator 300 is omitted.
  • FIG. 12A and 12B are a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the actuator 400 according to the fourth embodiment.
  • the same description is attached
  • a metal underlayer 343 is also formed between the metal coil 341 and the second base 312, compared to the actuator 300 of the third embodiment. It is different in that.
  • the other components included in the actuator 400 of the fourth embodiment may be the same as the components included in the actuator 300 of the third embodiment.
  • a part of the metal coil 341 (particularly, the metal coil 341 formed in the vicinity of the connection portion between the second base 312 and the pair of second torsion bars 332).
  • a metal underlayer 343 is formed between the first base 312 and the second base 312. This is because stress is also easily applied to the metal coil 341 formed in the vicinity of the connection portion between the second base 312 and the pair of second torsion bars 332 as the movable plate 320 is driven.
  • FIG. 13A and 13B are a plan view and a cross-sectional view illustrating an example of the configuration of the actuator 500 according to the fifth embodiment.
  • the same description is attached
  • the actuator 500 according to the fifth embodiment is different from the actuator 400 according to the fourth embodiment in that the shape of the second base 312 is different.
  • the other components included in the actuator 500 of the fifth embodiment may be the same as the components included in the actuator 400 of the fourth embodiment.
  • the second base 312 has a shape capable of forming a metal coil 341 having a shape that does not surround the movable plate 320 (in other words, the movable plate 320 outside the winding of the metal coil 341).
  • the shape is located.
  • the second base 312 includes a frame that surrounds the movable plate 320 (the left frame in FIG. 13) and a frame that does not surround the movable plate 320 (the right frame in FIG. 13).
  • 341 is formed with a frame).
  • the description is advanced focusing on the MEMS scanner in which the movable portion rotates about the axis along the direction in which the torsion bar extends.
  • the various configurations described above may be applied to any actuator, not limited to the MEMS scanner.
  • the various configurations described above may be applied to a MEMS actuator that moves so that the movable portion moves in parallel according to the movement of the torsion bar. Even in this case, the various effects described above are favorably enjoyed.
  • various configurations that can be employed by the actuator 100 of the first embodiment to the actuator 500 of the fifth embodiment may be appropriately combined.
  • the piezoelectric element 244 employed by the actuator 200 of the second embodiment may be combined with the actuator 300 of the fifth embodiment from the actuator 300 of the third embodiment. The same applies to other arbitrary configurations.
  • multi-axis driving for example, multi-axis driving of three or more axes
  • the metal underlayer 143 or the metal underlayer 343 is formed below the metal wiring 142 or the metal wiring 343 to which stress is applied at least when the movable plate 120 or the movable plate 320 is driven,
  • the various effects described above are favorably enjoyed.

Abstract

 アクチュエータ(100)は、支持部(110)と、可動部(120)と、弾性部(130)とを備えており、弾性部には、可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材(142)が形成されており、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と弾性部との間には、特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層(143)が形成されている。

Description

アクチュエータ
 本発明は、例えばミラー等が設けられた可動部を駆動するMEMSスキャナ等のアクチュエータの技術分野に関する。
 例えば、ディスプレイ、プリンティング装置、精密測定、精密加工、情報記録再生などの多様な技術分野において、半導体工程技術によって製造されるMEMS(Micro Electro Mechanical System)デバイスについての研究が活発に進められている。このようなMEMSデバイスとして、例えば、光源から入射された光を所定の画面領域に対して走査して画像を具現するディスプレイ分野、または所定の画面領域に対して光を走査して反射された光を受光して画像情報を読み込むスキャニング分野では、微小構造の光スキャナ(或いは、MEMSスキャナ)が注目されている。
 光スキャナは、一般的には、ベースとなる固定された本体と、所定の回転軸の周りに回転可能な可動板と、本体と可動板とを接続する又は接合するトーションバー(ねじれ部材)とを備える構成が知られている(特許文献1から特許文献3参照)。このような光スキャナでは、コイルと磁石を用いて可動板が駆動されることが多い。具体的には、例えば可動板の外縁に形成されたコイルに対して供給される制御電流と当該コイルに対して磁石から付与される磁界との間の電磁相互作用によって、可動板に対して回転方向の力が加えられる。その結果、可動板が駆動(言い換えれば、遥動ないしは回転)する。
特許第3425814号 特開第2012-243974号公報 特許第5023907号
 可動板に形成されたコイルに対しては、トーションバー上に形成された金属配線を介して制御電流が供給されることが多い。ここで、可動板の駆動に伴ってトーションバーにねじれ方向の応力が加わることを考慮すれば、トーションバー上に形成された金属配線にもまた、ねじれ方向の応力が加わる。このような応力は、金属配線の劣化ないしは断線を引き起こしかねない。
 そこで、特許文献1には、応力によって劣化ないしは断線しかねない金属配線に代えて、P型不純物が注入(つまり、ドーピング)されていることにより導電性を有しているトーションバーを用いて、コイルに対して制御電流が供給される技術が開示されている。或いは、特許文献2には、応力によって劣化ないしは断線しかねない金属配線に代えて、導電性有機高分子の配線を用いて、コイルに対して制御電流が供給される技術が開示されている。
 しかしながら、特許文献1に開示された技術では、トーションバーの電気抵抗率が金属配線と比較して高くなってしまうがゆえに、制御電流の供給に伴ってトーションバーに発生する熱量が増大してしまう。同様に、特許文献2に開示された技術では、導電性高分子の電気抵抗率が金属配線と比較して高くなってしまうがゆえに、制御電流の供給に伴って導電性高分子の配線に発生する熱量が増大してしまう。従って、可動板の繰り返しの駆動(つまり、繰り返しの遥動ないしは回転)に対する信頼性が相対的に低下してしまうおそれがある。
 このため、光スキャナにおける可動板の繰り返しの駆動に対する信頼性の向上という観点から言えば、制御電流は、金属配線を用いてコイルに対して供給されることが好ましい。そこで、金属配線の劣化ないしは断線を抑制するために、特許文献3には、金属配線をトーションバーから離間させる技術が開示されている。しかしながら、金属配線をトーションバーから離間させる必要があるがゆえに、光スキャナの製造工程が複雑化してしまうという技術的な問題点が生ずる。
 尚、上述した技術的な問題点は、回転するように可動板(或いは、任意の可動部)を駆動させるMEMSスキャナのみならず、任意の態様で可動板(或いは、任意の可動部)を駆動させるMSMSアクチュエータに対しても同様に生じ得る。
 本発明は、例えば前述した従来の問題点に鑑みなされたものであり、例えばより好適な態様で金属配線等の金属部材の劣化ないしは断線を抑制することが可能なアクチュエータを提供することを課題とする。
 上記課題を解決する第1のアクチュエータは、支持部と、前記支持部に支持される可動部と、前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記支持部とを接続する弾性部とを備えており、前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材が形成されており、前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 上記課題を解決する第2のアクチュエータは、第1支持部と、前記第1支持部に支持される第2支持部と、前記第2支持部が駆動可能なように前記第2支持部と前記第1支持部とを接続する第1弾性部と、前記第2支持部に支持される可動部と、前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記第2支持部とを接続する第2弾性部とを備えており、前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるための制御信号が供給される金属部材が形成されており、前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施形態から明らかにされる。
第1実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の流れを示すフローチャートである。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第1実施例のアクチュエータを製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータの状態を示す断面図及び平面図である。 第2実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図及び断面図である。 第3実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図及び断面図である。 第4実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図及び断面図である。 第5実施例のアクチュエータの構成の一例を示す平面図及び断面図である。
 以下、アクチュエータの実施形態について順に説明する。
 (第1実施形態のアクチュエータ)
 <1>
 第1実施形態のアクチュエータは、支持部と、前記支持部に支持される可動部と、前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記支持部とを接続する弾性部とを備えており、前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材が形成されており、前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 第1実施形態のアクチュエータによれば、弾性部によって懸架された可動部が駆動(言い換えれば、遥動ないしは回転)する。可動部は、例えば、弾性部が伸長する方向を回転軸として回転するように駆動してもよいし、或いは、弾性部が伸長する方向に沿って又は弾性部が伸長する方向と交わる方向に沿って移動するように駆動してもよい。
 このとき、弾性部は、可動部と支持部とを直接的に接続していてもよい。或いは、弾性部は、可動部と支持部とを間接的に(言い換えれば、間に任意の部材を介在させた上で)接続してもよい。
 第1実施形態のアクチュエータでは、可動部、支持部及び弾性部のうちの少なくとも一つには、可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材が形成されている。例えば、可動部上(つまり、可動部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、可動部内(つまり、可動部の内部)に形成されていてもよい。同様に、支持部上(つまり、支持部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、支持部内(つまり、支持部の内部)に形成されていてもよい。同様に、弾性部上(つまり、弾性部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、弾性部内(つまり、弾性部の内部)に形成されていてもよい。
 尚、第1実施形態における「金属部材」は、金属材料を含む又は金属材料から構成される任意の部材を意味している。金属部材は、制御電流が供給される程度の導電性を有する金属部材であればどのような金属部材であってもよい。
 また、第1実施形態における「制御電流」は、可動部を駆動させるために直接的に用いられる制御電流であってもよい。具体的には、例えば、制御電流は、可動部を駆動させる力を発生させるために用いられる制御電流(例えば、上述した金属コイルに供給される制御電流)であってもよい。或いは、第1実施形態における「制御電流」は、可動部を駆動させるために間接的に用いられる制御電流であってもよい。具体的には、例えば、制御電流は、可動部の駆動状態を検出するために用いられる制御電流(例えば、可動部の駆動状態を検出するための処理回路が発生する制御電流)であってもよい。
 第1実施形態では特に、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、可動部、支持部及び弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 例えば、可動部上に金属部材が形成されている場合には、当該可動部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と可動部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、可動部内に金属部材が形成されている場合には、当該可動部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と可動部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、可動部と、金属下地層と、可動部上又は可動部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、可動部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、弾性部上に金属部材が形成されている場合には、当該弾性部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、弾性部内に金属部材が形成されている場合には、当該弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、弾性部と、金属下地層と、弾性部上又は弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、弾性部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、支持部上に金属部材が形成されている場合には、当該支持部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と支持部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、支持部内に金属部材が形成されている場合に、当該支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と支持部との間には、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、支持部と、金属下地層と、支持部上又は支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、支持部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 ここで、弾性部上に金属部材が形成されているアクチュエータを一例として想定する。この場合、可動部が駆動する際には、当該可動部に接続されている(言い換えれば、可動部の駆動を規定する弾性力を付与している)弾性部には、可動部の駆動に伴う応力が加わる可能性がある。その結果、弾性部上に形成された金属部材にもまた、可動部の駆動に伴う応力が加わる可能性がある。この応力は、金属部材のみならず、金属部材(より具体的には、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材)と弾性部との間に形成されている金属下地層にもまた加わる。ここで、金属下地層のヤング率が金属部材のヤング率よりも小さいがゆえに、第1実施形態のアクチュエータによれば、金属下地層が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、金属部材に加わる応力が緩和される。従って、第1実施形態のアクチュエータによれば、金属下地層が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、可動部の駆動に起因した金属部材(例えば、弾性部に形成されている金属部材)の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 尚、可動部又は支持部に金属部材が形成されているアクチュエータにおいても、同様の理由から、可動部の駆動に起因した金属部材(例えば、可動部に形成されている金属部材)の劣化ないしは断線が好適に抑制されることは言うまでもない。
 このように、第1実施形態のアクチュエータによれば、可動部の駆動に起因した金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <2>
 第1実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記特定部材は、前記可動部の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている前記金属部材を含む。
 この態様によれば、可動部の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 尚、可動部の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の全てが特定部材として取り扱われなくともよい。言い換えれば、可動部の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の一部のみが選択的に特定部材として取り扱われてもよい。
 <3>
 第1実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記特定部材は、前記弾性部の少なくとも一部に形成されている前記金属部材である。
 この態様によれば、可動部の駆動に伴う応力が加わりやすい弾性部(或いは、当該弾性部の少なくとも一部)に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <4>
 第1実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記金属部材は、(i)前記可動部に形成され、且つ、前記制御電流が供給されると共に磁界が付与されることで前記可動部を駆動させるための電磁力を発生させる金属コイルと、(ii)前記支持部及び前記弾性部に形成され、且つ、前記金属コイルに前記制御電流を供給するように前記金属コイルに接続されている金属配線とを含み、前記特定部材は、前記弾性部の少なくとも一部に形成される前記金属配線である。
 この態様によれば、可動部に形成された金属コイルには、支持部や弾性部に形成された金属配線を介して当該金属コイルに供給される制御電流と当該金属コイルに付与される磁界との間の電磁相互作用に起因した電磁力が発生する。その結果、可動部は、当該電磁力によって駆動する。加えて、この態様では更に、可動部の駆動に伴う応力が加わりやすい弾性部に形成されている金属配線の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <5>
 第1実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記弾性部には、前記制御電流が供給されることで、前記可動部を駆動させるように前記弾性部を変形させる圧電素子が形成されており、前記金属部材は、前記圧電素子に前記制御電流を供給するように前記圧電素子を挟み込む一対の金属電極を含み、前記特定部材は、前記一対の金属電極のうちの少なくとも一方である。
 この態様によれば、供給される制御電流に応じて変形する圧電素子によって弾性部が歪む(言い換えれば、変形する)。その結果、当該弾性部に接続されている可動部が駆動する。このようなアクチュエータであっても、可動部の駆動(言い換えれば、可動部の駆動を引き起こす圧電素子の歪み)に伴う応力が加わりやすい弾性部に形成されている金属電極の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 (第2実施形態のアクチュエータ)
 <6>
 第2実施形態のアクチュエータは、第1支持部と、前記第1支持部に支持される第2支持部と、前記第2支持部が駆動可能なように前記第2支持部と前記第1支持部とを接続する第1弾性部と、前記第2支持部に支持される可動部と、前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記第2支持部とを接続する第2弾性部とを備えており、前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるための制御信号が供給される金属部材が形成されており、前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 第2実施形態のアクチュエータによれば、第2弾性部によって懸架された可動部が駆動(言い換えれば、遥動ないしは回転)する。可動部は、例えば、第2弾性部が伸長する方向を回転軸として回転するように遥動してもよいし、或いは、第2弾性部が伸長する方向に沿って又は第2弾性部が伸長する方向と交わる方向に沿って移動するように遥動してもよい。
 このとき、第2弾性部は、可動部と第2支持部とを直接的に接続していてもよい。或いは、第2弾性部は、可動部と第2支持部とを間接的に(言い換えれば、間に任意の部材を介在させた上で)接続してもよい。
 更に、第2実施形態のアクチュエータによれば、第1弾性部によって懸架された第2支持部が駆動(言い換えれば、遥動ないしは回転)する。第2支持部は、例えば、第1弾性部が伸長する方向を回転軸として回転するように遥動してもよいし、或いは、第1弾性部が伸長する方向に沿って又は第1弾性部が伸長する方向と交わる方向に沿って移動するように遥動してもよい。
 このとき、第1弾性部は、第2支持部と第1支持部とを直接的に接続していてもよい。或いは、第1弾性部は、第2支持部と第1支持部とを間接的に(言い換えれば、間に任意の部材を介在させた上で)接続してもよい。
 第2実施形態のアクチュエータでは、可動部、第2支持部、第2弾性部、第1支持部及び第1弾性部のうちの少なくとも一つには、可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材が形成されている。例えば、可動部上(つまり、可動部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、可動部内(つまり、可動部の内部)に形成されていてもよい。同様に、第2支持部上(つまり、第2支持部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、第2支持部内(つまり、第2支持部の内部)に形成されていてもよい。同様に、第2弾性部上(つまり、第2弾性部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、第2弾性部内(つまり、第2弾性部の内部)に形成されていてもよい。同様に、第1支持部上(つまり、第1支持部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、第1支持部内(つまり、第1支持部の内部)に形成されていてもよい。同様に、第1弾性部上(つまり、第1弾性部の表面上)には、金属部材の一例である金属コイルや金属配線や金属電極等が形成されていてもよい。尚、金属部材は、第1弾性部内(つまり、第1弾性部の内部)に形成されていてもよい。
 尚、第2実施形態における「金属部材」は、金属材料を含む又は金属材料から構成される任意の部材を意味している。金属部材は、制御電流が供給される程度の導電性を有する金属部材であればどのような金属部材であってもよい。
 また、第2実施形態における「制御電流」は、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるために直接的に用いられる制御電流であってもよい。具体的には、例えば、制御電流は、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させる力を発生させるために用いられる制御電流(例えば、上述した金属コイルに供給される制御電流)であってもよい。或いは、第2実施形態における「制御電流」は、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるために間接的に用いられる制御電流であってもよい。具体的には、例えば、制御電流は、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動状態を検出するために用いられる制御電流(例えば、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動状態を検出するための処理回路が発生する制御電流)であってもよい。
 第2実施形態では特に、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、可動部、第2支持部、第2弾性部、第1支持部及び第1弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。
 例えば、可動部上に金属部材が形成されている場合には、当該可動部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と可動部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、可動部内に金属部材が形成されている場合には、当該可動部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と可動部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、可動部と、金属下地層と、可動部上又は可動部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、可動部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、第2弾性部上に金属部材が形成されている場合には、当該第2弾性部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第2弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、第2弾性部内に金属部材が形成されている場合には、当該第2弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第2弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、第2弾性部と、金属下地層と、第2弾性部上又は第2弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、第2弾性部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、第2支持部上に金属部材が形成されている場合には、当該第2支持部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第2支持部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、第2支持部内に金属部材が形成されている場合には、当該第2支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第2支持部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、第2支持部と、金属下地層と、第2支持部上又は第2支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、第2支持部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、第1弾性部上に金属部材が形成されている場合には、当該第1弾性部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第1弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、第1弾性部内に金属部材が形成されている場合には、当該第1弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第1弾性部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、第1弾性部と、金属下地層と、第1弾性部上又は第1弾性部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、第1弾性部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 同様に、例えば、第1支持部上に金属部材が形成されている場合には、当該第1支持部上に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第1支持部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。或いは、例えば、第1支持部内に金属部材が形成されている場合には、当該第1支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と第1支持部との間に、金属下地層が形成されていてもよい。つまり、第1支持部と、金属下地層と、第1支持部上又は第1支持部内に形成されている金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材とが、第1支持部の厚み方向に沿ってこの順に積層されていてもよい。
 ここで、第1弾性部上に金属部材が形成されているアクチュエータを一例として想定する。この場合、第2支持部が駆動する際には、当該第2支持部に接続されている(言い換えれば、第2支持部の駆動を規定する弾性力を付与している)第1弾性部には、可動部の駆動に伴う応力が加わる可能性がある。その結果、第1弾性部上に形成された金属部材にもまた、可動部の駆動に伴う応力が加わる可能性がある。この応力は、金属部材のみならず、金属部材(より具体的には、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材)と第1弾性部との間に形成されている金属下地層にもまた加わる。ここで、金属下地層のヤング率が金属部材のヤング率よりも小さいがゆえに、第2実施形態のアクチュエータによれば、金属下地層が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、金属部材に加わる応力が緩和される。従って、第2実施形態のアクチュエータによれば、金属下地層が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、可動部の駆動に起因した金属部材(例えば、第2弾性部に形成されている金属部材)の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 尚、可動部、第2弾性部、第2支持部又は第1支持部に金属部材が形成されているアクチュエータにおいても、同様の理由から、可動部の駆動に起因した金属部材(例えば、可動部に形成されている金属部材)の劣化ないしは断線が好適に抑制されることは言うまでもない。
 このように、第2実施形態のアクチュエータによれば、可動部の駆動に起因した金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <7>
 第2実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記特定部材は、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている前記金属部材を含む。
 この態様によれば、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 尚、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の全てが特定部材として取り扱われなくともよい。言い換えれば、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている金属部材の一部のみが選択的に特定部材として取り扱われてもよい。
 <8>
 第2実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記特定部材は、前記第2弾性部、前記第2支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一部に形成されている前記金属部材である。
 この態様によれば、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴う応力が加わりやすい第2弾性部(或いは、当該第2弾性部の少なくとも一部)に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。同様に、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴う応力が加わりやすい第2支持部(或いは、当該第2支持部の少なくとも一部)に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。同様に、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴う応力が加わりやすい第1弾性部(或いは、当該第1弾性部の少なくとも一部)に形成されている金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <9>
 第2実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記金属部材は、(i)前記第2支持部に形成され、且つ、前記制御電流が供給されると共に磁界が付与されることで前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるための電磁力を発生させる金属コイルと、(ii)前記第1支持部及び前記第1弾性部に形成され、且つ、前記金属コイルに前記制御電流を供給するように前記金属コイルに接続されている金属配線とを含み、前記特定部材は、(i)前記第2支持部の少なくとも一部に形成される前記金属コイル及び(ii)前記第1弾性部の少なくとも一部に形成される前記金属配線の少なくとも一方である。
 この態様によれば、第2支持部に形成された金属コイルには、第1支持部や第1弾性部に形成された金属配線を介して当該金属コイルに供給される制御電流と当該金属コイルに付与される磁界との間の電磁相互作用に起因した電磁力が発生する。その結果、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方は、当該電磁力によって駆動する。加えて、この態様では更に、可動部及び第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴う応力が加わりやすい第2支持部に形成されている金属コイル及び第1弾性部に形成されている金属配線のうちの少なくとも一方の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 <10>
 第2実施形態のアクチュエータの他の態様では、前記第2弾性部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一方には、前記制御電流が供給されることで、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるように前記第2弾性部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一方を変形させる圧電素子が形成されており、前記金属部材は、前記圧電素子に前記制御電流を供給するように前記圧電素子を挟み込む一対の金属電極を含み、前記特定部材は、前記一対の金属電極のうちの少なくとも一方である。
 この態様によれば、供給される制御電流に応じて変形する圧電素子によって第2弾性部及び第1弾性部のうちの少なくとも一方が歪む(言い換えれば、変形する)。その結果、当該第2弾性部に接続されている可動部及び当該第1弾性部に接続されている第2支持部のうちの少なくとも一方が駆動する。このようなアクチュエータであっても、可動部の駆動(言い換えれば、可動部の駆動を引き起こす圧電素子の歪み)に伴う応力が加わりやすい第2弾性部に形成されている金属電極の劣化ないしは断線が好適に抑制される。或いは、第2支持部の駆動(言い換えれば、第2支持部の駆動を引き起こす圧電素子の歪み)に伴う応力が加わりやすい第1弾性部に形成されている金属電極の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 本実施形態のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から明らかにされる。
 以上説明したように、第1実施形態のアクチュエータによれば、可動部と、支持部と、弾性部とを備え、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、可動部、支持部及び弾性部のうちの少なくとも一つとの間に、特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。第2実施形態のアクチュエータによれば、可動部と、第2支持部と、第2弾性部と、第1支持部と、第1弾性部とを備え、金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、動部と、第2支持部と、第2弾性部と、第1支持部と、第1弾性部のうちの少なくとも一つとの間に、特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている。従って、金属配線等の金属部材の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 以下、実施例について図を参照しつつ説明する。
 (1)第1実施例
 以下、図1から図9を参照して、第1実施例のアクチュエータ100について説明する。
 (1-1)構成
 初めに、図1を参照して、第1実施例のアクチュエータ100の構成について説明する。図1(a)は、第1実施例のアクチュエータ100の構成の一例を示す平面図である。図1(b)は、図1(a)に示すアクチュエータ100のI-I’断面図である。
 図1(a)及び図1(b)に示すように、第1実施例のアクチュエータ100は、例えばレーザ光のスキャニングに用いられるプレーナ型電磁駆動アクチュエータ(即ち、MEMSスキャナ)である。アクチュエータ100は、「支持部」の一具体例であるベース110と、「可動部」の一具体例である可動板120と、「弾性部」の一具体例である一対のトーションバー130と、「金属部材」の一具体例である金属コイル141と、「金属部材」の一具体例である金属配線142と、金属下地層143と、電源端子151と、一対の永久磁石161とを備えている。
 ベース110は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、ベース110は、図1(a)及び図1(b)中のX軸方向に延伸する2つの辺と図1(a)及び図1(b)中のY軸方向(つまり、X軸方向に直交する方向)に延伸する2つの辺とを有すると共に、X軸方向に延伸する2つの辺とY軸方向に延伸する2つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図1(a)に示す例では、ベース110は、正方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状(例えば、長方形等の矩形の形状や円形の形状等)を有していてもよい。また、ベース110は、第1実施例のアクチュエータ100の基礎となる構造体であって、不図示の基板ないしは支持部材に対して固定されている(言い換えれば、アクチュエータ100という系の内部においては固定されている)ことが好ましい。或いは、ベース110は、不図示のサスペンション等によって吊り下げられていてもよい。
 尚、図1(a)では、ベース110が枠形状を有している例を示しているが、その他の形状を有していてもよいことは言うまでもない。例えば、ベース110は、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、ベース110は、内部に空隙を備える箱型形状を有していてもよい。つまり、ベース110は、X軸及びY軸によって規定される平面上に分布する2つの面と、X軸及び不図示のZ軸(つまり、X軸及びY軸の双方に直交する軸)によって規定される平面上に分布する2つの面と、Y軸及び不図示のZ軸によって規定される平面上に分布する2つの面とを有すると共に、これらの6つの面によって取り囲まれた空隙を有する箱形状を有していてもよい。或いは、可動板120が配置される態様に応じて適宜ベース110の形状を任意に代えてもよい。
 可動板120は、ベース110の内部の空隙に、一対のトーションバー130によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。可動板120は、一対のトーションバー130の弾性によって、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。尚、可動板120の表面には、例えば、レーザ光を反射する不図示のミラーが形成されていてもよい。
 一対のトーションバー130は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。一対のトーションバー130は、図1(a)及び図1(b)中X軸方向に延伸するように配置される。言い換えれば、一対のトーションバー130は、X軸方向に延伸する長手を有すると共にY軸方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、一対のトーションバー130は、X軸方向に延伸する短手を有すると共にY軸方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。一対のトーションバー130の夫々の一方の端部は、ベース110に接続される。一対のトーションバー130の夫々の他方の端部は、可動板120に接続される。つまり、一対のトーションバー130は、間に可動板120を挟み込むように可動板120を吊り下げている。
 尚、ベース110、可動板120及び一対のトーションバー130は、例えばシリコン基板等の非磁性基板から一体的に形成されている。即ち、ベース110、可動板120及び一対のトーションバー130は、例えばシリコン基板等の非磁性基板の一部が除去されることにより間隙が形成されることで形成されている。このときの形成プロセスとして、MEMSプロセスが用いられることが好ましい。尚、シリコン基板に代えて、任意の弾性材料から、ベース110、可動板120及び一対のトーションバー130が一体的に形成されてもよい。
 金属コイル141は、例えば相対的に導電率の高い金属材料(例えば、金や銅等)から構成される複数の巻き線である。金属コイル141を構成する複数の巻き線は、可動板120の外縁に沿って延伸するように、可動板120上(例えば、可動板120の表面上)に形成されている。但し、金属コイル141は、可動板120の外縁に沿って延伸するように、可動板120内(例えば、可動板120の内部)に形成されていてもよい。金属コイル141は、めっきプロセスやスパッタリング法等の半導体製造プロセスを用いて形成されてもよい。第1実施例では、金属コイル141は、矩形の形状を有している。但し、金属コイル141は、任意の形状(例えば、正方形や長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状)を有していてもよい。
 金属配線142は、例えば相対的に導電率の高い金属材料(例えば、金や銅等)から構成される配線である。金属配線142は、電源端子151と金属コイル141とを電気的に接続する配線である。第1実施例では、金属コイル141が可動板120上に形成されている一方で電源端子151がベース110上に形成されているがゆえに、金属配線142は、ベース110から一対のトーションバー130を介して可動板120に向かうように、ベース110、可動板120及び一対のトーションバー130上に形成されている。金属配線142は、めっきプロセスやスパッタリング法等の半導体製造プロセスを用いて形成されてもよい。
 金属コイル141には、ベース110上に形成されている電源端子151及び上述した金属配線142を介して、電源から、可動板120を回転させるための制御電流が供給される。制御電流は、典型的には、X軸方向に沿った軸を回転軸として可動板120が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。尚、電源は、アクチュエータ100自身が備えている電源であってもよいし、アクチュエータ100の外部に用意される電源であってもよい。
 第1実施例では特に、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142と一対のトーションバー130との間には、金属配線142よりもヤング率(つまり、縦弾性係数)が小さい金属材料から構成される金属下地層143が形成されている。言い換えれば、一対のトーションバー130上には、一対のトーションバー130から見て金属下地層143と金属配線142とがこの順に積層されている。
 尚、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142の全部と一対のトーションバー130との間に、金属下地層143が形成されていてもよい。或いは、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142の一部と一対のトーションバー130との間に、金属下地層143が形成されている一方で、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142の他の一部と一対のトーションバー130との間に、金属下地層143が形成されていなくてもよい。
 また、ベース110上に形成されている金属配線142の一部若しくは全部とベース110との間には、金属下地層143が形成されていなくともよい。但し、ベース110上に形成されている金属配線142の一部若しくは全部とベース110との間には、金属下地層143が形成されていてもよい。
 また、可動板120上に形成されている金属配線142の一部若しくは全部と可動板120との間には、金属下地層143が形成されていなくともよい。但し、可動板120上に形成されている金属配線142の一部若しくは全部と可動板120との間には、金属下地層143が形成されていてもよい。
 また、可動板120上に形成されている金属コイル141の一部若しくは全部と可動板120との間には、金属下地層143が形成されていなくともよい。但し、可動板120上に形成されている金属コイル141の一部若しくは全部と可動板120との間には、金属下地層143が形成されていてもよい。
 尚、図1(b)に示す断面図では、金属配線142及び金属下地層143の視認性を向上させるために、厚みを強調した金属配線142及び金属下地層143が記載されている。
 一対の永久磁石161は、一対の永久磁石161がY軸方向に沿って配列するように配置される。特に、一対の永久磁石161は、一対の永久磁石161がY軸方向に沿って金属コイル141を挟み込むように配置される。一対の永久磁石161は、金属コイル141に対して所定の静磁界を付与することができるように、その磁極の向きが適切に設定されていることが好ましい。
 尚、図1(a)及び図1(b)に示す一対の永久磁石161の態様はあくまで一例である。従って、可動板120を回転させるための静磁界を金属コイル141に対して付与することができる限りは、一対の永久磁石161はどのような態様で配置されてもよい。また一対の永久磁石161には、静磁界の強度を高めるために、ヨークが付加されていてもよい。
 (1-2)アクチュエータの動作
 続いて、第1実施例のアクチュエータ100の動作の態様(具体的には、可動板120を回転させる動作の態様)について説明する。
 第1実施例のアクチュエータ100の動作時には、まず、金属コイル141に制御電流が供給される。制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸として可動板120を回転させるための電流成分を含んでいる。第1実施例では、可動板120は、可動板120と一対のトーションバー130とによって定まる共振周波数(より具体的には、可動板120の慣性モーメントと一対のトーションバー130のねじりバネ定数によって定まる共振周波数)で共振するように、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、制御電流は、可動板120の共振周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。但し、可動板120は、可動板120と一対のトーションバー130とによって定まる共振周波数とは異なる又は同期しない周波数で、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。この場合には、制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸として可動板120が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。
 一方で、金属コイル141には、一対の永久磁石161から磁界が付与されている。尚、一対の永久磁石161は、Y軸方向に沿って対向する金属コイル141の2つの辺に対して、磁界を付与することが好ましい。
 従って、金属コイル141には、金属コイル141に供給されている制御電流と金属コイル141に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。その結果、金属コイル141が形成されている可動板120は、金属コイル141に供給されている制御電流と金属コイル141に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力によって、図1(a)及び図1(b)におけるX軸を回転軸として回転する(言い換えれば、回転するように往復駆動する)。
 このように、第1実施例のアクチュエータ100によれば、可動板120の1軸駆動が行われる。
 ここで、可動板120の駆動(つまり、回転)に伴って、一対のトーションバー130には、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。その結果、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142にもまた、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。このような応力は、金属配線142のみならず、金属配線142と一対のトーションバー130との間に形成されている金属下地層143にもまた加わる。ここで、金属下地層143のヤング率が金属配線142のヤング率よりも小さいがゆえに、第1実施例のアクチュエータ100によれば、金属下地層143が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、金属配線142に加わる応力が緩和される。従って、第1実施例のアクチュエータ100によれば、金属下地層143が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、可動板120の駆動に起因した金属配線143(例えば、一対のトーションバー130上に形成されている金属配線142)の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 加えて、仮に金属配線142が断線してしまった場合であっても、制御電流は、金属下地層143を介して金属コイル141に対して供給される。従って、金属コイル141に対する制御電流の安定的な供給もまた実現される。
 尚、上述したように、金属下地層143は、金属配線142に加わる応力を緩和することができる。そうすると、金属下地層143は、可動板120の駆動に伴って応力が加わる金属配線142(言い換えれば、このような応力による劣化ないしは断線を抑制することが好ましい金属配線142)の下側に形成されることが好ましい。例えば、図1(a)及び図1(b)は、可動板120の駆動に伴って応力が加わる金属配線142が、一対のトーションバー130上に形成された金属配線142の一部若しくは全部である例を示している。つまり、図1(a)及び図1(b)は、金属下地層143が、一対のトーションバー130に形成される金属配線142の一部若しくは全部の下側に形成される例を示している。もちろん、可動板120の駆動に伴って、可動板120に形成された金属配線142の一部若しくは全部に応力が加わる場合には、金属下地層143が、可動板120に形成される金属配線142の一部若しくは全部の下側に形成されてもよい。同様に、可動板120の駆動に伴って、ベース110に形成された金属配線142の一部若しくは全部に応力が加わる場合には、金属下地層143が、ベース110に形成される金属配線142の一部若しくは全部の下側に形成されてもよい。
 また、図1(a)及び図1(b)は、金属配線142の下部に金属下地層143が形成される例を示している。しかしながら、可動板120の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている任意の金属部材(例えば、金属コイル141につながる金属配線142とは異なる金属配線であって、例えば、後述する処理回路211(図9参照)につながる金属配線212又は金属電極213)の下部に金属下地層143が形成されてもよい。
 (1-3)アクチュエータの製造方法
 続いて、図2から図9を参照して、第1実施例のアクチュエータ100を製造するための製造方法について説明する。図2は、第1実施例のアクチュエータ100を製造するための製造方法の流れを示すフローチャートである。図3から図9は、夫々、第1実施例のアクチュエータ100を製造するための製造方法の各工程が行われた場合のアクチュエータ100の状態を示す断面図及び平面図である。尚、図3から図9では、各図(a)は、各図(b)の平面図の一点鎖線での断面図を示す。
 図2並びに図3(a)の断面図及び図3(b)の平面図に示すように、はじめに、アクチュエータ100の原材料となるシリコン基板201が用意される(ステップS100)。
 その後、図2並びに図4(a)の断面図及び図4(b)の平面図に示すように、パターニングやエッチングや蒸着法やCVD(Chemical Vapor Deposition)法やイオン注入等の半導体製造プロセスを用いて、シリコン基板201上に処理回路211を形成する(ステップS101)。処理回路211としては、例えば、ピエゾ抵抗層を利用した可動板120の駆動状態を検出する検出回路等が一例としてあげられる。但し、処理回路211は、任意の回路(或いは、任意の構造物)であってもよい。尚、処理回路211がアクチュエータ100にとって必要でなければ、図2のステップS101の動作は省略されてもよい。
 その後、図2並びに図5(a)の断面図及び図5(b)の平面図に示すように、シリコン基板201上に、SiO(二酸化ケイ素)等を含む絶縁膜202が形成される(ステップS102)。このとき、処理回路211の直上には、後述する工程で処理回路211と金属配線212とを電気的に接続するために用いられる開口が形成されている。
 その後、図2並びに図6(a)の断面図及び図6(b)の平面図に示すように、半導体製造プロセス(例えば、蒸着法等)を用いて、絶縁膜202が形成されたシリコン基板201上に、上述した金属下地層143が形成される(ステップS103)。金属下地層143の形成と同時に、半導体製造プロセス(例えば、蒸着法)を用いて、絶縁膜202が形成されたシリコン基板201上に、処理回路211と電気的に接続される金属配線212が形成される。金属配線212は、例えば銅等の導電率が相対的に高い金属をシリコン基板201上に蒸着することで形成される。つまり、図2のステップS103では、金属下地層143及び金属配線212が同時に形成されるようなパターニングやエッチングや蒸着等が行われることが好ましい。言い換えれば、図2のステップS103では、1回のパターニングやエッチングや蒸着等が行われることで、金属下地層143及び金属配線212が同時に形成されることが好ましい。但し、金属下地層143と金属配線212とは、別々に形成されてもよい。
 尚、上述したように処理回路211がアクチュエータ100にとって必要でなければ、処理回路211が形成されなくともよいため、必然的に処理回路211につながる金属配線212もまた形成されなくともよくなる。この場合は、図2のステップS103では、金属下地層143が形成されれば足りる。但し、製造工程を増加させないという観点からは、金属下地層143は、他の何らかの構成部材と同時に形成されることが好ましい。
 その後、図2並びに図7(a)の断面図及び図7(b)の平面図に示すように、半導体製造プロセスを用いて、金属下地層143及び金属配線212が形成されたシリコン基板201上に、SiO(二酸化ケイ素)等を含む絶縁膜202が形成される(ステップS104)。ステップS104では特に、金属配線212の絶縁性を確保するように、金属配線212上に絶縁膜202が形成されれば足りる。但し、金属配線212上に形成される絶縁膜202には、金属配線212と後述する金属電極213とを接続するためのコンタクトホールが形成されることが好ましい。
 その後、図2並びに図8(a)の断面図及び図8(b)の平面図に示すように、半導体製造プロセス(例えば、蒸着法等)を用いて、絶縁膜202が形成されたシリコン基板201上に、上述した金属コイル141及び金属配線142並びに電源端子151が形成される(ステップS105)。更に、金属コイル141及び金属配線142並びに電源端子151の形成と同時に、半導体製造プロセス(例えば、蒸着法等)を用いて、絶縁膜202が形成されたシリコン基板201上に、処理回路211につながる(具体的には、処理回路211の金属配線212につながる)金属電極213が形成される。
 その後、図2並びに図9(a)の断面図及び図9(b)の平面図に示すように、半導体製造プロセスを用いて、シリコン基板201の一部が除去されることで、ベース110、可動板120及び一対のトーションバー130が形成される(ステップS106)。その結果、上述したアクチュエータ100の製造が完了する。
 (2)第2実施例
 続いて、図10を参照して、第2実施例のアクチュエータ200について説明する。図10は、第2実施例のアクチュエータ200の構成の一例を示す平面図及び断面図である。尚、第1実施例のアクチュエータ100が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することで特段の説明を省略する。
 図10に示すように、第2実施例のアクチュエータ200は、第1実施例のアクチュエータ100と比較して、可動板120を駆動させるために、電磁相互作用に起因した力ではなく、圧電素子の変形に起因した力を用いるという点において異なっている。尚、第2実施例のアクチュエータ200が備えるその他の構成要素は、第1実施例のアクチュエータ100が備える構成要素と同一であってもよい。
 具体的には、第2実施例のアクチュエータ200は、第1実施例のアクチュエータ100と比較して、金属コイル141及び一対の永久磁石161を備えていないという点において異なっている。
 更に、第2実施例のアクチュエータ200は、第1実施例のアクチュエータ100と比較して、一対のトーションバー130上における構造が異なっている。より具体的には、第2実施例のアクチュエータ200では、一対のトーションバー130上には、一対のトーションバー130から見て、下部電極242aと、圧電素子244と、金属下地層243と、上部電極242bとがこの順に積層されている。金属下地層243のヤング率は、上部電極242bのヤング率よりも小さい。尚、図10(b)に示す断面図では、下部電極242a、圧電素子244、金属下地層243及び上部電極242bの視認性を向上させるために、厚みを強調した下部電極242a、圧電素子244、金属下地層243及び上部電極242bが記載されている。
 下部電極242a及び上部電極242bの夫々には、電源端子151を介して、圧電素子244に印加されるべき制御信号が供給される。その結果、圧電素子244は、下部電極242a及び上部電極242bを介して印加される制御信号に応じて変形する(例えば、収縮する、伸長する又は歪む)。このような圧電素子244の変形に起因した力は、図10(a)及び図10(b)におけるX軸を回転軸として可動板120を回転させるための力となる。その結果、可動板120は、圧電素子244の変形によって、図10(a)及び図10(b)におけるX軸を回転軸として回転する(言い換えれば、回転するように往復駆動する)。
 このような第2実施例のアクチュエータ200においても、可動板120の駆動(つまり、回転)に伴って、一対のトーションバー130には、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。その結果、一対のトーションバー130上に形成されている上部電極242bにもまた、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。このような応力は、上部電極242bのみならず、上部電極242bと一対のトーションバー130との間に形成されている金属下地層243にもまた加わる。ここで、金属下地層243のヤング率が上部電極242bのヤング率よりも小さいがゆえに、第2実施例のアクチュエータ200によれば、金属下地層243が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、上部電極242bに加わる応力が緩和される。従って、第2実施例のアクチュエータ200によれば、金属下地層243が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、可動板120の駆動に起因した上部電極242bの劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 尚、図10(a)及び図10(b)は、上部電極242bと一対のトーションバー130との間に金属下地層243が形成されている例を示している。しかしながら、上部電極242bと一対のトーションバー130との間に形成される金属下地層243に加えて又は代えて、下部電極242aと一対のトーションバー130との間に、下部電極242aよりもヤング率が小さい金属材料から構成される金属下地層243が形成されていてもよい。この場合には、可動板120の駆動に起因した下部電極242aの劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 (3)第3実施例
 続いて、図11を参照して、第3実施例のアクチュエータ300について説明する。
 (3-1)アクチュエータの構成
 初めに、図11は、第3実施例のアクチュエータ300の構成の一例を示す平面図及び断面図である。尚、第1実施例のアクチュエータ100が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することで特段の説明を省略する。
 図11(a)及び図11(b)に示すように、第3実施例のアクチュエータ300は、例えばレーザ光のスキャニングに用いられるプレーナ型電磁駆動アクチュエータ(即ち、MEMSスキャナ)である。アクチュエータ300は、「第1支持部」の一具体例である第1ベース311と、「第2支持部」の一具体例である第2ベース312と、「可動部」の一具体例である可動板320と、「第1弾性部」の一具体例である一対の第1トーションバー331と、「第2弾性部」の一具体例である一対の第2トーションバー332と、「金属部材」の一具体例である金属コイル341と、「金属部材」の一具体例である金属配線342と、金属下地層343と、電源端子351と、一対の第1永久磁石361とを備えている。
 第1ベース311は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第1ベース311は、図11(a)及び図11(b)中のX軸方向に延伸する2つの辺と図11(a)及び図11(b)中のY軸方向(つまり、X軸方向に直交する方向)に延伸する2つの辺とを有すると共に、X軸方向に延伸する2つの辺とY軸方向に延伸する2つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図11(a)に示す例では、第1ベース311は、正方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状(例えば、長方形等の矩形の形状や円形の形状等)を有していてもよい。また、第1ベース311は、第3実施例のアクチュエータ300の基礎となる構造体であって、不図示の基板ないしは支持部材に対して固定されている(言い換えれば、アクチュエータ300という系の内部においては固定されている)ことが好ましい。或いは、第1ベース311は、不図示のサスペンション等によって吊り下げられていてもよい。
 尚、図11(a)では、第1ベース311が枠形状を有している例を示しているが、その他の形状を有していてもよいことは言うまでもない。例えば、第1ベース311は、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第1ベース311は、内部に空隙を備える箱型形状を有していてもよい。つまり、第1ベース311は、X軸及びY軸によって規定される平面上に分布する2つの面と、X軸及び不図示のZ軸(つまり、X軸及びY軸の双方に直交する軸)によって規定される平面上に分布する2つの面と、Y軸及び不図示のZ軸によって規定される平面上に分布する2つの面とを有すると共に、これらの6つの面によって取り囲まれた空隙を有する箱形状を有していてもよい。或いは、可動板320が配置される態様に応じて適宜第1ベース311の形状を任意に代えてもよい。
 第2ベース312は、第1ベース311の内部の空隙に、一対の第1トーションバー331によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。第2ベース312は、一対の第1トーションバー331の弾性によって、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。
 一対の第1トーションバー331は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。一対の第1トーションバー331は、図11(a)及び図11(b)中X軸方向に延伸するように配置される。言い換えれば、一対の第1トーションバー331は、X軸方向に延伸する長手を有すると共にY軸方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、一対の第1トーションバー331は、X軸方向に延伸する短手を有すると共にY軸方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。一対の第1トーションバー331の夫々の一方の端部は、第1ベース311に接続される。一対の第1トーションバー331の夫々の他方の端部は、第2ベース312に接続される。つまり、一対の第1トーションバー331は、間に第2ベース312を挟み込むように第2ベース312を吊り下げている。
 第2ベース312は、内部に空隙を備える枠形状を有している。つまり、第2ベース312は、図11(a)及び図11(b)中のX軸方向に延伸する2つの辺と図11(a)及び図1(b)中のY軸方向(つまり、X軸方向に直交する方向)に延伸する2つの辺とを有すると共に、X軸方向に延伸する2つの辺とY軸方向に延伸する2つの辺とによって取り囲まれた空隙を有する枠形状を有している。図11(a)に示す例では、第2ベース312は、正方形の形状を有しているが、これに限定されることはなく、例えばその他の形状(例えば、長方形等の矩形の形状や円形の形状等)を有していてもよい。
 尚、図11(a)では、第2ベース312が枠形状を有している例を示しているが、その他の形状を有していてもよいことは言うまでもない。例えば、第2ベース312は、その一部の辺が開口となるコの字型形状を有していてもよい。或いは、例えば、第2ベース312は、内部に空隙を備える箱型形状を有していてもよい。つまり、第2ベース312は、X軸及びY軸によって規定される平面上に分布する2つの面と、X軸及び不図示のZ軸(つまり、X軸及びY軸の双方に直交する軸)によって規定される平面上に分布する2つの面と、Y軸及び不図示のZ軸によって規定される平面上に分布する2つの面とを有すると共に、これらの6つの面によって取り囲まれた空隙を有する箱形状を有していてもよい。或いは、可動板320が配置される態様に応じて適宜第2ベース312の形状を任意に代えてもよい。
 可動板320は、第2ベース312の内部の空隙に、一対の第2トーションバー332によって吊り下げられる又は支持されるように配置される。可動板320は、一対の第2トーションバー332の弾性によって、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転するように構成されている。尚、可動板320の表面には、例えば、レーザ光を反射する不図示のミラーが形成されていてもよい。
 一対の第2トーションバー332は、例えばシリコン、銅合金、鉄系合金、その他金属、樹脂等を材料とするバネ等のような弾性を有する部材である。一対の第2トーションバー332は、図11(a)及び図11(b)中Y軸方向に延伸するように配置される。言い換えれば、一対の第2トーションバー332は、Y軸方向に延伸する長手を有すると共にX軸方向に延伸する短手を有する形状を有している。但し、後述する共振周波数の設定状況に応じて、一対の第2トーションバー332は、Y軸方向に延伸する短手を有すると共にX軸方向に延伸する長手を有する形状を有していてもよい。一対の第2トーションバー332の夫々の一方の端部は、第2ベース312に接続される。一対の第2トーションバー332の夫々の他方の端部は、可動板320に接続される。つまり、一対の第2トーションバー332は、間に可動板320を挟み込むように可動板320を吊り下げている。
 尚、第1ベース311、第2ベース312、可動板320、一対の第1トーションバー331及び一対の第2トーションバー332は、例えばシリコン基板等の非磁性基板から一体的に形成されている。即ち、第1ベース311、第2ベース312、可動板320、一対の第1トーションバー331及び一対の第2トーションバー332は、例えばシリコン基板等の非磁性基板の一部が除去されることにより間隙が形成されることで形成されている。このときの形成プロセスとして、MEMSプロセスが用いられることが好ましい。尚、シリコン基板に代えて、任意の弾性材料から、第1ベース311、第2ベース312、可動板320、一対の第1トーションバー331及び一対の第2トーションバー332が一体的に形成されてもよい。
 金属コイル341は、例えば相対的に導電率の高い金属材料(例えば、金や銅等)から構成される複数の巻き線である。金属コイル341を構成する複数の巻き線は、第2ベース312の外縁に沿って延伸するように、第2ベース312上(例えば、第2ベース312の表面上)に形成されている。但し、金属コイル341は、第2ベース312の外縁に沿って延伸するように、第2ベース312内(例えば、第2ベース312の内部)に形成されていてもよい。金属コイル341は、めっきプロセスやスパッタリング法等の半導体製造プロセスを用いて形成されてもよい。第3実施例では、金属コイル341は、矩形の形状を有している。但し、金属コイル341は、任意の形状(例えば、正方形や長方形やひし形や平行四辺形や円形や楕円形やその他の任意のループ形状)を有していてもよい。
 金属配線342は、例えば相対的に導電率の高い金属材料(例えば、金や銅等)から構成される配線である。金属配線342は、電源端子351と金属コイル341とを電気的に接続する配線である。第3実施例では、金属コイル341が第2ベース312上に形成されている一方で電源端子351が第1ベース311上に形成されているがゆえに、金属配線342は、第1ベース311から一対の第1トーションバー331を介して第2ベース312に向かうように、第1ベース311、第2ベース312及び一対の第1トーションバー331上に形成されている。金属配線342は、めっきプロセスやスパッタリング法等の半導体製造プロセスを用いて形成されてもよい。
 金属コイル341には、第1ベース311上に形成されている電源端子351及び上述した金属配線342を介して、電源から、可動板320及び第2ベース312を回転させるための制御電流が供給される。制御電流は、典型的には、X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース312が回転する周波数と同一の若しくは同期した周波数の信号成分及びY軸方向に沿った軸を回転軸として可動板320が回転する周波数と同一の若しくは同期した周波数の信号成分の双方を含む交流電流である。尚、電源は、アクチュエータ300自身が備えている電源であってもよいし、アクチュエータ300の外部に用意される電源であってもよい。
 第3実施例では特に、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342と一対の第1トーションバー331との間には、金属配線342よりもヤング率(つまり、縦弾性係数)が小さい金属材料から構成される金属下地層343が形成されている。言い換えれば、一対の第1トーションバー331上には、一対の第1トーションバー331から見て金属下地層343と金属配線342とがこの順に積層されている。
 尚、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342の全部と一対の第1トーションバー331との間に、金属下地層343が形成されていてもよい。或いは、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342の一部と一対の第1トーションバー331との間に金属下地層343が形成されている一方で、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342の他の一部と一対の第1トーションバー331との間に金属下地層343が形成されていなくてもよい。
 また、第1ベース311上に形成されている金属配線342の一部若しくは全部と第1ベース311との間には、金属下地層343が形成されていなくともよい。但し、第1ベース311上に形成されている金属配線342の一部若しくは全部と第1ベース311との間には、金属下地層343が形成されていてもよい。
 また、第2ベース312上に形成されている金属配線342の一部若しくは全部と第2ベース312との間には、金属下地層343が形成されていなくともよい。但し、第2ベース312上に形成されている金属配線342の一部若しくは全部と第2ベース312との間には、金属下地層343が形成されていてもよい。
 また、第2ベース312上に形成されている金属コイル341の一部若しくは全部と第2ベース312との間には、金属下地層343が形成されていなくともよい。但し、第2ベース312上に形成されている金属コイル341の一部若しくは全部と第2ベース312との間には、金属下地層343が形成されていてもよい。
 尚、図11(b)に示す断面図では、金属配線342及び金属下地層343の視認性を向上させるために、厚みを強調した金属配線342及び金属下地層343が記載されている。
 一対の永久磁石361は、一対の永久磁石361がY軸方向に沿って配列するように配置される。特に、一対の永久磁石361は、一対の永久磁石361がY軸方向に沿って金属コイル341を挟み込むように配置される。一対の永久磁石361は、金属コイル341に対して所定の静磁界を印加することができるように、その磁極の向きが適切に設定されていることが好ましい。尚、一対の永久磁石361には、静磁界の強度を高めるために、ヨークが付加されていてもよい。
 尚、図11(a)及び図11(b)に示す一対の永久磁石161の態様はあくまで一例である。従って、可動板320及び第2ベース312を回転させるための静磁界を金属コイル341に対して付与することができる限りは、一対の永久磁石361はどのような態様で配置されてもよい。また一対の永久磁石361には、静磁界の強度を高めるために、ヨークが付加されていてもよい。
 (3-2)アクチュエータの動作
 続いて、第3実施例のアクチュエータ300の動作の態様(具体的には、可動板320を回転させる動作の態様)について説明する。
 第3実施例のアクチュエータ300の動作時には、まず、金属コイル341に制御電流が供給される。制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸として第2ベース312を回転させるための電流成分を含んでいる。第3実施例では、第2ベース312は、任意の周波数(例えば、60Hz)で、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、制御電流は、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース312の回転の周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。但し、第2ベース312は、第2ベース312を含む被懸架部(つまり、第2ベース部312、一対の第2トーションバー332並びに可動板320を含む被懸架部)と一対の第1トーションバー331によって定まる共振周波数(より具体的には、第2ベース312を含む被懸架部の慣性モーメントと一対の第1トーションバー331のねじりバネ定数によって定まる共振周波数)で、X軸方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。
 一方で、金属コイル341には、一対の永久磁石361から磁界が付与されている。尚、一対の永久磁石361は、Y軸方向に沿って対向する金属コイル141の2つの辺に対して、磁界を付与することが好ましい。
 従って、金属コイル341には、金属コイル341に供給されている制御電流と一対の永久磁石361から金属コイル341に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。その結果、金属コイル341が形成されている第2ベース312は、金属コイル341に供給されている制御電流と一対の永久磁石361から金属コイル141に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力によって、図11(a)及び図11(b)におけるX軸を回転軸として回転する(言い換えれば、回転するように往復駆動する)。
 ここで、第2ベース312は、一対の第2トーションバー332を介して可動板320を支持している。このため、X軸方向に沿った軸を回転軸とする第2ベース312の回転に伴って、可動板320もまたX軸方向に沿った軸を回転軸として回転することになる。
 他方で、制御電流は、Y軸方向に沿った軸を回転軸として可動板320を回転させるための電流成分を含んでいる。第3実施例では、可動板320は、可動板320と一対の第2トーションバー332とによって定まる共振周波数(より具体的には、可動板320の慣性モーメントと一対の第2トーションバー331のねじりバネ定数によって定まる共振周波数)で共振するように、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転する。従って、制御電流は、可動板320の共振周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。但し、可動板320は、可動板320と一対の第2トーションバー332とによって定まる共振周波数とは異なる又は同期しない周波数で、Y軸方向に沿った軸を回転軸として回転してもよい。この場合には、制御電流は、Y軸方向に沿った軸を回転軸として可動板320が回転する周波数と同一の又は同期した周波数の信号成分を含む交流電流である。
 一方で、金属コイル341には、一対の永久磁石361から磁界が付与されている。
 従って、金属コイル341には、金属コイル341に供給されている制御電流と一対の永久磁石361から金属コイル341に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力が発生することになる。その結果、金属コイル341が形成されている第2ベース312に支持されている可動板320は、金属コイル341に供給されている制御電流と金属コイル341に付与されている磁界との間の電磁相互作用に起因したローレンツ力によって、図11(a)及び図11(b)におけるY軸を回転軸として回転する(言い換えれば、回転するように往復駆動する)。
 このように、第3実施例のアクチュエータ300によれば、可動板320の2軸駆動が行われる。
 ここで、第2ベース312の駆動(つまり、回転)に伴って、一対の第1トーションバー331には、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。その結果、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342にもまた、X軸方向に沿った軸を回転軸とするねじれ方向の応力が加わる。このような応力は、金属配線342のみならず、金属配線342と一対の第1トーションバー331との間に形成されている金属下地層343にもまた加わる。ここで、金属下地層343のヤング率が金属配線342のヤング率よりも小さいがゆえに、第3実施例のアクチュエータ300によれば、金属下地層343が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、金属配線342に加わる応力が緩和される。従って、第3実施例のアクチュエータ300によれば、金属下地層343が形成されない比較例のアクチュエータと比較して、可動板320の駆動に起因した金属配線343(例えば、一対の第1トーションバー331上に形成されている金属配線342)の劣化ないしは断線が好適に抑制される。
 加えて、仮に金属配線342が断線してしまった場合であっても、制御電流は、金属下地層343を介して金属コイル341に対して供給される。従って、金属コイル341に対する制御電流の安定的な供給もまた実現される。
 尚、上述したように、金属下地層343は、金属配線342に加わる応力を緩和することができる。そうすると、金属下地層343は、可動板320及び第2ベース312のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる金属配線342(言い換えれば、このような応力による劣化ないしは断線を抑制することが好ましい金属配線342)の下側に形成されることが好ましい。例えば、図11(a)及び図11(b)は、可動板320及び第2ベース312のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる金属配線342が、一対の第1トーションバー331上に形成された金属配線342の一部若しくは全部である例を示している。つまり、図11(a)及び図11(b)は、金属下地層343が、一対の第1トーションバー331に形成される金属配線342の一部若しくは全部の下側に形成される例を示している。もちろん、可動板320及び第2ベース312のうちの少なくとも一方の駆動に伴って、第2ベース312に形成された金属配線342の一部若しくは全部に応力が加わる場合には、金属下地層343が、第2ベース312に形成される金属配線342の一部若しくは全部の下側に形成されてもよい。同様に、可動板320及び第2ベース312のうちの少なくとも一方の駆動に伴って、第1ベース311に形成された金属配線342の一部若しくは全部に応力が加わる場合には、金属下地層343が、第1ベース311に形成される金属配線342の一部若しくは全部の下側に形成されてもよい。
 また、図11(a)及び図11(b)は、金属配線342の下部に金属下地層343が形成される例を示している。しかしながら、可動板320又は第2ベース312の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている任意の金属部材(例えば、金属コイル341につながる金属配線342とは異なる金属配線であって、例えば、上述する処理回路211(図9参照)につながる金属配線212又は金属電極213)の下部に金属下地層343が形成されてもよい。
 また、第3実施例のアクチュエータ300の製造方法は、第1実施例のアクチュエータ100の製造方法と同一であってもよい。従って、明細書の簡略化のために、アクチュエータ300の製造方法に関する詳細な説明は省略する。
 (4)第4実施例
 続いて、図12を参照して、第4実施例のアクチュエータ400について説明する。図12は、第4実施例のアクチュエータ400の構成の一例を示す平面図及び断面図である。尚、第3実施例のアクチュエータ300が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することで特段の説明を省略する。
 図12に示すように、第4実施例のアクチュエータ400は、第3実施例のアクチュエータ300と比較して、金属コイル341と第2ベース312との間にも金属下地層343が形成されているという点で異なっている。尚、第4実施例のアクチュエータ400が備えるその他の構成要素は、第3実施例のアクチュエータ300が備える構成要素と同一であってもよい。
 より具体的には、第4実施例では、金属コイル341のうちの一部(特に、第2ベース312と一対の第2トーションバー332との接続部分の近傍に形成されている金属コイル341)と第2ベース312との間に、金属下地層343が形成されている。というのも、可動板320の駆動に伴って、第2ベース312と一対の第2トーションバー332との接続部分の近傍に形成されている金属コイル341にも応力が加わりやすいからである。
 このような第4実施例のアクチュエータ400であっても、第3実施例のアクチュエータ300が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。
 (5)第5実施例
 続いて、図13を参照して、第5実施例のアクチュエータ500について説明する。図13は、第5実施例のアクチュエータ500の構成の一例を示す平面図及び断面図である。尚、第4実施例のアクチュエータ400が備える構成要素と同一の構成要素については、同一の参照符号を付することで特段の説明を省略する。
 図13に示すように、第5実施例のアクチュエータ500は、第4実施例のアクチュエータ400と比較して、第2ベース312の形状が異なるという点で異なっている。尚、第5実施例のアクチュエータ500が備えるその他の構成要素は、第4実施例のアクチュエータ400が備える構成要素と同一であってもよい。
 具体的には、第5実施例では、第2ベース312は、可動板320を取り囲まない形状を有する金属コイル341を形成可能な形状(言い換えれば、金属コイル341の巻き線の外側に可動板320が位置する形状)を有している。例えば、図13に示す例では、第2ベース312は、可動板320を取り囲む枠(図13の左側の枠)と可動板320を取り囲まない枠(図13の右側の枠であって、金属コイル341が形成される枠)とが連結した形状を有している。
 このような第5実施例のアクチュエータ500であっても、第4実施例のアクチュエータ400が享受することができる各種効果を好適に享受することができる。
 尚、上述の説明では、可動部がトーションバーの伸長する方向に沿った軸を回転軸として回転するMEMSスキャナに着目して説明を進めている。しかしながら、MEMSスキャナに限らず、任意のアクチュエータに対して上述した各種構成が適用されてもよい。例えば、可動部がトーションバーの遥動に従って平行移動するように遥動するMEMSアクチュエータに対して、上述した各種構成が適用されてもよい。この場合であっても、上述した各種効果は好適に享受される。
 また、第1実施例のアクチュエータ100から第5実施例のアクチュエータ500が採用し得る各種構成が適宜組み合わせられてもよい。例えば、第3実施例のアクチュエータ300から第5実施例のアクチュエータ500に対して、第2実施例のアクチュエータ200が採用する圧電素子244が組み合わせられてもよい。その他の任意の構成についても同様である。
 また、上述した説明では、可動板120の1軸駆動及び可動板320の2軸駆動についての説明を進めた。しかしながら、可動板120又は可動板320の多軸駆動(例えば、3軸以上の多軸駆動)が実現されてもよい。この場合であっても、少なくとも可動板120又は可動板320の駆動に伴って応力が加わる金属配線142若しくは金属配線343の下側に金属下地層143若しくは金属下地層343が形成される限りは、上述した各種効果が好適に享受される。
 本発明は、前述した実施例に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うアクチュエータもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
 100 アクチュエータ
 110 ベース
 120 可動板
 130 トーションバー
 141 金属コイル
 142 金属配線
 143 金属下地層
 151 電源端子
 161 永久磁石
 201 シリコン基板
 202 絶縁膜
 211 処理回路
 212 金属配線
 213 金属電極
 242a 下部電極
 242b 上部電極
 243 金属下地層
 244 圧電素子
 300 アクチュエータ
 311 第1ベース
 312 第2ベース
 320 可動板
 331 第1トーションバー
 332 第2トーションバー
 341 金属コイル
 342 金属配線
 343 金属下地層
 351 電源端子
 361 永久磁石

Claims (10)

  1.  支持部と、
     前記支持部に支持される可動部と、
     前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記支持部とを接続する弾性部と
     を備えており、
     前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部を駆動させるための制御電流が供給される金属部材が形成されており、
     前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記支持部及び前記弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている
     ことを特徴とするアクチュエータ。
  2.  前記特定部材は、前記可動部の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている前記金属部材を含む
     ことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  3.  前記特定部材は、前記弾性部の少なくとも一部に形成されている前記金属部材である
     ことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  4.  前記金属部材は、(i)前記可動部に形成され、且つ、前記制御電流が供給されると共に磁界が付与されることで前記可動部を駆動させるための電磁力を発生させる金属コイルと、(ii)前記支持部及び前記弾性部に形成され、且つ、前記金属コイルに前記制御電流を供給するように前記金属コイルに接続されている金属配線とを含み、
     前記特定部材は、前記弾性部の少なくとも一部に形成される前記金属配線である
     ことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  5.  前記弾性部には、前記制御電流が供給されることで、前記可動部を駆動させるように前記弾性部を変形させる圧電素子が形成されており、
     前記金属部材は、前記圧電素子に前記制御電流を供給するように前記圧電素子を挟み込む一対の金属電極を含み、
     前記特定部材は、前記一対の金属電極のうちの少なくとも一方である
     ことを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
  6.  第1支持部と、
     前記第1支持部に支持される第2支持部と、
     前記第2支持部が駆動可能なように前記第2支持部と前記第1支持部とを接続する第1弾性部と、
     前記第2支持部に支持される可動部と、
     前記可動部が駆動可能なように前記可動部と前記第2支持部とを接続する第2弾性部と
     を備えており、
     前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つには、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるための制御信号が供給される金属部材が形成されており、
     前記金属部材のうちの少なくとも一部である特定部材と、前記可動部、前記第2支持部、前記第2弾性部、前記第1支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一つとの間には、前記特定部材よりもヤング率が小さい金属材料を含む金属下地層が形成されている
     ことを特徴とするアクチュエータ。
  7.  前記特定部材は、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方の駆動に伴って応力が加わる領域部分に形成されている前記金属部材を含む
     ことを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。
  8.  前記特定部材は、前記第2弾性部、前記第2支持部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一部に形成されている前記金属部材である
     ことを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。
  9.  前記金属部材は、(i)前記第2支持部に形成され、且つ、前記制御電流が供給されると共に磁界が付与されることで前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるための電磁力を発生させる金属コイルと、(ii)前記第1支持部及び前記第1弾性部に形成され、且つ、前記金属コイルに前記制御電流を供給するように前記金属コイルに接続されている金属配線とを含み、
     前記特定部材は、(i)前記第2支持部の少なくとも一部に形成される前記金属コイル及び(ii)前記第1弾性部の少なくとも一部に形成される前記金属配線の少なくとも一方である
     ことを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。
  10.  前記第2弾性部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一方には、前記制御電流が供給されることで、前記可動部及び前記第2支持部のうちの少なくとも一方を駆動させるように前記第2弾性部及び前記第1弾性部のうちの少なくとも一方を変形させる圧電素子が形成されており、
     前記金属部材は、前記圧電素子に前記制御電流を供給するように前記圧電素子を挟み込む一対の金属電極を含み、
     前記特定部材は、前記一対の金属電極のうちの少なくとも一方である
     ことを特徴とする請求項6に記載のアクチュエータ。
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