JP2003311695A - プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents
プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法Info
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- JP2003311695A JP2003311695A JP2002127671A JP2002127671A JP2003311695A JP 2003311695 A JP2003311695 A JP 2003311695A JP 2002127671 A JP2002127671 A JP 2002127671A JP 2002127671 A JP2002127671 A JP 2002127671A JP 2003311695 A JP2003311695 A JP 2003311695A
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- base material
- movable plate
- residual stress
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- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Micromachines (AREA)
- Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 トーションバーの強度を高めることにより可
動板の振れ角を大きくでき、且つ疲労寿命を向上させた
プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法を提供する
ことである。 【解決手段】 平板状の可動板２と、該可動板２を回動
可能に軸支するトーションバー３，３と、上記可動板２
に回動力を発生させる駆動手段４とを有するプレーナ型
アクチュエータ１であって、上記トーションバー３，３
の側面３ａ，３ａに圧縮残留応力処理層６、６を形成し
たものである。
動板の振れ角を大きくでき、且つ疲労寿命を向上させた
プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法を提供する
ことである。 【解決手段】 平板状の可動板２と、該可動板２を回動
可能に軸支するトーションバー３，３と、上記可動板２
に回動力を発生させる駆動手段４とを有するプレーナ型
アクチュエータ１であって、上記トーションバー３，３
の側面３ａ，３ａに圧縮残留応力処理層６、６を形成し
たものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、可動板をトーショ
ンバーで軸支するプレーナ型アクチュエータに関し、特
に、可動板の振れ角を大きくでき、トーションバーに作
用する繰返し荷重に対する疲労寿命を向上させたプレー
ナ型アクチュエータ及びその製造方法に関する。
ンバーで軸支するプレーナ型アクチュエータに関し、特
に、可動板の振れ角を大きくでき、トーションバーに作
用する繰返し荷重に対する疲労寿命を向上させたプレー
ナ型アクチュエータ及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のプレーナ型アクチュエータは、例
えば特許公報第２７２２３１４号に開示のものがある。
このプレーナ型アクチュエータは、シリコン基板を異方
性エッチングして可動板とトーションバーとを一体的に
形成し、シリコン基板の固定部に可動板をトーションバ
ーで軸支し、さらに上記可動板の周縁部に沿って良電導
性の金属薄膜からなる駆動コイルを敷設し、上記トーシ
ョンバーの軸方向に平行な可動板対辺部の駆動コイルに
静磁界を作用させる、例えば永久磁石の静磁界発生手段
を設けて構成されている。
えば特許公報第２７２２３１４号に開示のものがある。
このプレーナ型アクチュエータは、シリコン基板を異方
性エッチングして可動板とトーションバーとを一体的に
形成し、シリコン基板の固定部に可動板をトーションバ
ーで軸支し、さらに上記可動板の周縁部に沿って良電導
性の金属薄膜からなる駆動コイルを敷設し、上記トーシ
ョンバーの軸方向に平行な可動板対辺部の駆動コイルに
静磁界を作用させる、例えば永久磁石の静磁界発生手段
を設けて構成されている。
【０００３】このように構成したプレーナ型アクチュエ
ータの駆動コイルに電流を供給すると、上記静磁界発生
手段によって発生する静磁界が、トーションバーの軸方
向と平行な可動板の対辺部を流れる駆動コイルの電流に
作用して駆動コイルにローレンツ力を発生させ、上記可
動板を上記トーションバーを中心に回動させる。このと
き、上記トーションバーの固有振動数にほぼ等しい周波
数の電流が駆動コイルに供給されると、可動板はこの周
波数で共振し効率よく回動することになる。
ータの駆動コイルに電流を供給すると、上記静磁界発生
手段によって発生する静磁界が、トーションバーの軸方
向と平行な可動板の対辺部を流れる駆動コイルの電流に
作用して駆動コイルにローレンツ力を発生させ、上記可
動板を上記トーションバーを中心に回動させる。このと
き、上記トーションバーの固有振動数にほぼ等しい周波
数の電流が駆動コイルに供給されると、可動板はこの周
波数で共振し効率よく回動することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のプレーナ型アクチュエータにおいては、可動板の回
動に伴って捩られるトーションバーの母材がシリコン部
材の脆性材であるため、脆性破壊応力までしか捩じるこ
とができず、また繰返し荷重に対して疲労破壊し易い。
このため、可動板の振れ角を大きくしようとすると、ト
ーションバーが破損しやすく、また可動板を揺動させて
使用する場合は、耐久性の点で問題があった。
来のプレーナ型アクチュエータにおいては、可動板の回
動に伴って捩られるトーションバーの母材がシリコン部
材の脆性材であるため、脆性破壊応力までしか捩じるこ
とができず、また繰返し荷重に対して疲労破壊し易い。
このため、可動板の振れ角を大きくしようとすると、ト
ーションバーが破損しやすく、また可動板を揺動させて
使用する場合は、耐久性の点で問題があった。
【０００５】そこで、本発明は、このような問題点に鑑
み、トーションバーの強度を高めることにより可動板の
振れ角を大きくでき、且つ疲労寿命を向上させたプレー
ナ型アクチュエータ及びその製造方法を提供することを
目的とする。
み、トーションバーの強度を高めることにより可動板の
振れ角を大きくでき、且つ疲労寿命を向上させたプレー
ナ型アクチュエータ及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によるプレーナ型アクチュエータは、平板状
の可動板と、該可動板を回動可能に軸支するトーション
バーと、上記可動板に回動力を発生させる駆動手段とを
有するものであって、上記トーションバーの少なくとも
側面に圧縮残留応力処理層を形成したものである。
に、本発明によるプレーナ型アクチュエータは、平板状
の可動板と、該可動板を回動可能に軸支するトーション
バーと、上記可動板に回動力を発生させる駆動手段とを
有するものであって、上記トーションバーの少なくとも
側面に圧縮残留応力処理層を形成したものである。
【０００７】このような構成により、駆動手段により可
動板を回動させたときに捩じり力が作用するトーション
バーの側面に圧縮残留応力処理層を形成し、トーション
バーの強度を向上させる。
動板を回動させたときに捩じり力が作用するトーション
バーの側面に圧縮残留応力処理層を形成し、トーション
バーの強度を向上させる。
【０００８】また、上記圧縮残留応力処理層は、上記ト
ーションバーの母材よりも熱膨張係数の大きい部材を上
記トーションバー母材表面に設け、熱膨張係数の相違に
基づいてトーションバー母材表面に形成したものであ
る。具体的には、上記トーションバーの母材はシリコン
部材であり、上記熱膨張係数の大きい部材は、二酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素のうち
いずれか一つである。または、上記熱膨張係数の大きい
部材は、有機物であってもよい。これにより、トーショ
ンバー母材と圧縮残留応力処理層の熱膨張係数の差によ
り、トーションバー母材表面に圧縮残留応力を付与す
る。
ーションバーの母材よりも熱膨張係数の大きい部材を上
記トーションバー母材表面に設け、熱膨張係数の相違に
基づいてトーションバー母材表面に形成したものであ
る。具体的には、上記トーションバーの母材はシリコン
部材であり、上記熱膨張係数の大きい部材は、二酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素のうち
いずれか一つである。または、上記熱膨張係数の大きい
部材は、有機物であってもよい。これにより、トーショ
ンバー母材と圧縮残留応力処理層の熱膨張係数の差によ
り、トーションバー母材表面に圧縮残留応力を付与す
る。
【０００９】さらに、上記圧縮残留応力処理層は、放電
により励起されたプラズマイオンを上記トーションバー
母材表面に衝突させて形成したものであってもよい。こ
れにより、トーションバー母材表面にプラズマイオンを
衝突させることによりショットピーニングの効果によっ
て圧縮残留応力を付与する。
により励起されたプラズマイオンを上記トーションバー
母材表面に衝突させて形成したものであってもよい。こ
れにより、トーションバー母材表面にプラズマイオンを
衝突させることによりショットピーニングの効果によっ
て圧縮残留応力を付与する。
【００１０】また、本発明によるプレーナ型アクチュエ
ータの製造方法は、可動板を形成する工程と、該可動板
を軸支するトーションバーを形成する工程と、上記可動
板に回動力を発生させる駆動手段を形成する工程と、上
記トーションバーの少なくとも側面に圧縮残留応力処理
層を形成する工程とを備えたものである。
ータの製造方法は、可動板を形成する工程と、該可動板
を軸支するトーションバーを形成する工程と、上記可動
板に回動力を発生させる駆動手段を形成する工程と、上
記トーションバーの少なくとも側面に圧縮残留応力処理
層を形成する工程とを備えたものである。
【００１１】そして、上記圧縮残留応力処理層を形成す
る工程は、上記トーションバー母材よりも熱膨張係数の
大きい部材を加熱雰囲気中で上記トーションバー母材表
面に設けた後、室温まで冷却することにより熱膨張係数
の相違に基づいてトーションバー母材表面に形成するこ
とである。具体的には、上記トーションバーの母材はシ
リコン部材であり、上記熱膨張係数の大きい部材は、二
酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素
のいずれか一つである。または、上記熱膨張係数の大き
い部材は有機物であってもよい。
る工程は、上記トーションバー母材よりも熱膨張係数の
大きい部材を加熱雰囲気中で上記トーションバー母材表
面に設けた後、室温まで冷却することにより熱膨張係数
の相違に基づいてトーションバー母材表面に形成するこ
とである。具体的には、上記トーションバーの母材はシ
リコン部材であり、上記熱膨張係数の大きい部材は、二
酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素
のいずれか一つである。または、上記熱膨張係数の大き
い部材は有機物であってもよい。
【００１２】また、上記圧縮残留応力処理層を形成する
工程は、放電により励起されたプラズマイオンを上記ト
ーションバー母材表面に衝突させて形成することであ
る。
工程は、放電により励起されたプラズマイオンを上記ト
ーションバー母材表面に衝突させて形成することであ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるプ
レーナ型アクチュエータの実施の形態を示す概略斜視図
である。このプレーナ型アクチュエータ１は、平板状の
可動板２と、該可動板２を回動可能に軸支するトーショ
ンバー３，３と、上記可動板２に回動力を発生させる駆
動手段４とを有して構成したものである。
図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明によるプ
レーナ型アクチュエータの実施の形態を示す概略斜視図
である。このプレーナ型アクチュエータ１は、平板状の
可動板２と、該可動板２を回動可能に軸支するトーショ
ンバー３，３と、上記可動板２に回動力を発生させる駆
動手段４とを有して構成したものである。
【００１４】可動板２は、上記トーションバー３，３を
中心に回動しその下面に設けた後述の反射ミラー１３
（図３（ｇ）参照）により光ビームを偏向するものであ
る。また、トーションバー３，３は、一端が上記可動板
２の側面に、他端が固定部５に接続して可動板２を固定
部５に軸支し、可動板２の回動に伴ってバネ反力を発生
させるものであり、シリコン基板を異方性エッチングし
て固定部５に可動板２と一体的に形成されたものであ
る。そして、上記トーションバー３，３の少なくとも側
面３ａ，３ａには、圧縮残留応力処理層６が形成されて
いる。
中心に回動しその下面に設けた後述の反射ミラー１３
（図３（ｇ）参照）により光ビームを偏向するものであ
る。また、トーションバー３，３は、一端が上記可動板
２の側面に、他端が固定部５に接続して可動板２を固定
部５に軸支し、可動板２の回動に伴ってバネ反力を発生
させるものであり、シリコン基板を異方性エッチングし
て固定部５に可動板２と一体的に形成されたものであ
る。そして、上記トーションバー３，３の少なくとも側
面３ａ，３ａには、圧縮残留応力処理層６が形成されて
いる。
【００１５】圧縮残留応力処理層６は、トーションバー
３，３の母材よりも熱膨張係数の大きい部材を加熱雰囲
気中で上記トーションバー母材表面に設けた後、室温ま
で冷却することにより熱膨張係数の相違に基づいてトー
ションバー母材表面に形成したものである。例えば、ト
ーションバーの母材がシリコン部材であれば、上記熱膨
張係数の大きい部材は、二酸化珪素、酸化ジルコニウ
ム、酸化クロム及び窒化珪素のうちいずれか一つが適用
できる。または、ポリイミド等の有機物も適用できる。
この場合、加熱雰囲気中で形成されたトーションバー母
材よりも熱膨張係数の大きい部材は、冷却段階でトーシ
ョンバー母材よりも多く縮もうとするため、トーション
バー母材表面には圧縮方向の応力である圧縮残留応力が
発生し、圧縮残留応力処理層６が形成されることにな
る。
３，３の母材よりも熱膨張係数の大きい部材を加熱雰囲
気中で上記トーションバー母材表面に設けた後、室温ま
で冷却することにより熱膨張係数の相違に基づいてトー
ションバー母材表面に形成したものである。例えば、ト
ーションバーの母材がシリコン部材であれば、上記熱膨
張係数の大きい部材は、二酸化珪素、酸化ジルコニウ
ム、酸化クロム及び窒化珪素のうちいずれか一つが適用
できる。または、ポリイミド等の有機物も適用できる。
この場合、加熱雰囲気中で形成されたトーションバー母
材よりも熱膨張係数の大きい部材は、冷却段階でトーシ
ョンバー母材よりも多く縮もうとするため、トーション
バー母材表面には圧縮方向の応力である圧縮残留応力が
発生し、圧縮残留応力処理層６が形成されることにな
る。
【００１６】また、圧縮残留応力処理層６は、放電によ
り励起されたプラズマイオンを上記トーションバー３，
３の母材表面に、該トーションバー３，３の母材がエッ
チングされない程度のエネルギーで衝突させることで、
ショットピーニングの効果により形成することもでき
る。
り励起されたプラズマイオンを上記トーションバー３，
３の母材表面に、該トーションバー３，３の母材がエッ
チングされない程度のエネルギーで衝突させることで、
ショットピーニングの効果により形成することもでき
る。
【００１７】駆動手段４は、可動板２の上面にその周縁
部に沿って設けた駆動コイル７と、上記可動板２を軸支
するトーションバー３，３の軸方向に平行な対辺に対向
して配設した静磁界発生手段８，８とで構成されたもの
であり、静磁界発生手段８，８は薄膜若しくは薄片の永
久磁石である。そして、上記駆動コイル７は上記トーシ
ョンバー３，３を介して一対の電極端子部９，９と電気
的に接続している。
部に沿って設けた駆動コイル７と、上記可動板２を軸支
するトーションバー３，３の軸方向に平行な対辺に対向
して配設した静磁界発生手段８，８とで構成されたもの
であり、静磁界発生手段８，８は薄膜若しくは薄片の永
久磁石である。そして、上記駆動コイル７は上記トーシ
ョンバー３，３を介して一対の電極端子部９，９と電気
的に接続している。
【００１８】従って、本実施形態のプレーナ型アクチュ
エータ１によれば、可動板２を軸支するトーションバー
３，３に圧縮残留応力処理層６を設け、このトーション
バー３，３の母材表面に圧縮残留応力を与えているの
で、トーションバー３，３の脆性破壊応力が増し可動板
２の振れ角を大きくすることができる。また、トーショ
ンバー３，３の繰返し荷重に対する疲労寿命も向上する
ので、ひいてはプレーナ型アクチュエータ１の耐久性も
向上する。
エータ１によれば、可動板２を軸支するトーションバー
３，３に圧縮残留応力処理層６を設け、このトーション
バー３，３の母材表面に圧縮残留応力を与えているの
で、トーションバー３，３の脆性破壊応力が増し可動板
２の振れ角を大きくすることができる。また、トーショ
ンバー３，３の繰返し荷重に対する疲労寿命も向上する
ので、ひいてはプレーナ型アクチュエータ１の耐久性も
向上する。
【００１９】次に、本発明によるプレーナ型アクチュエ
ータの製造方法を図２及び図３を参照して説明する。な
お、図２は一連の製造工程の内、駆動コイルの形成工程
までを示し、図３はシリコン基板のエッチングから反射
ミラー形成工程までを示している。そして、いずれの図
も図１のＸ−Ｙ線断面図で示している。
ータの製造方法を図２及び図３を参照して説明する。な
お、図２は一連の製造工程の内、駆動コイルの形成工程
までを示し、図３はシリコン基板のエッチングから反射
ミラー形成工程までを示している。そして、いずれの図
も図１のＸ−Ｙ線断面図で示している。
【００２０】先ず、図２に示すように、工程（ａ）にお
いては、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハのシリ
コン基板１０を準備する。例えばシリコン基板１０は１
００μｍの厚みを有するシリコン活性層１０ａと、１μ
ｍの厚みを有するＳｉＯ2の中間層１０ｂと、４００μ
ｍの厚みを有するシリコン支持基板１０ｃを積層した構
成を有するものである。
いては、ＳＯＩ（Silicon On Insulator）ウエハのシリ
コン基板１０を準備する。例えばシリコン基板１０は１
００μｍの厚みを有するシリコン活性層１０ａと、１μ
ｍの厚みを有するＳｉＯ2の中間層１０ｂと、４００μ
ｍの厚みを有するシリコン支持基板１０ｃを積層した構
成を有するものである。
【００２１】次に、工程（ｂ）においては、シリコン基
板１０の上下面を熱酸化し１μｍ程度のＳｉＯ2の絶縁
層１０ｄ，１０ｅを形成する。そして、シリコン活性層
１０ａ側の絶縁層１０ｄ上に駆動コイル７を形成する。
駆動コイル７の形成方法は、先ず、シリコン基板１０の
ほぼ全面に例えば良電導性の金属としてアルミニウムの
薄膜を１μｍ程度の厚みでスパッタリング等の真空成膜
技術により形成する。次に、その上にレジストを塗布
し、第１層目駆動コイル７ａ及び第２層目駆動コイルと
の電気的接続をとるための第１コンタクト部７ｂに対応
する部分のレジストを残して、コイル形状のレジストの
パターンを形成する。そして、これをマスクとして上記
アルミニウムの薄膜をエッチングして第１層目駆動コイ
ル７ａ及び第１コンタクト部７ｂを形成する。エッチン
グはエッチング液を使用して行うウエットエッチングま
たは反応性ガスを使用して行うドライエッチングがあ
る。
板１０の上下面を熱酸化し１μｍ程度のＳｉＯ2の絶縁
層１０ｄ，１０ｅを形成する。そして、シリコン活性層
１０ａ側の絶縁層１０ｄ上に駆動コイル７を形成する。
駆動コイル７の形成方法は、先ず、シリコン基板１０の
ほぼ全面に例えば良電導性の金属としてアルミニウムの
薄膜を１μｍ程度の厚みでスパッタリング等の真空成膜
技術により形成する。次に、その上にレジストを塗布
し、第１層目駆動コイル７ａ及び第２層目駆動コイルと
の電気的接続をとるための第１コンタクト部７ｂに対応
する部分のレジストを残して、コイル形状のレジストの
パターンを形成する。そして、これをマスクとして上記
アルミニウムの薄膜をエッチングして第１層目駆動コイ
ル７ａ及び第１コンタクト部７ｂを形成する。エッチン
グはエッチング液を使用して行うウエットエッチングま
たは反応性ガスを使用して行うドライエッチングがあ
る。
【００２２】また、工程（ｃ）においては、上記第１層
目の駆動コイル７ａの上に感光性ポリイミドの第１絶縁
層１１ａを形成する。この場合、上記第１コンタクト部
７ｂ上、及び外部の電気回路との電気的接続をとるため
の引き出し線部７ｅ及び図示省略の電極端子部９，９
（図１参照）の対応部分を除いて、第１絶縁層１１ａが
形成される。具体的には、シリコン基板１０の上面全面
に上記感光性ポリイミドを塗布して形成する。塗布方法
は、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレー
法、ロールコート法、ディップ法など公知の技術が利用
できる。ここで、例えばポジ型の感光性ポリイミドを使
用した場合には、上記コンタクト部７ｂ上、引き出し線
部７ｅ及び図示省略の電極端子部９，９（図１参照）の
対応部分を除く所要部分をマスクして紫外線露光する。
ポジ型の感光性ポリイミドの場合は、露光部分が現像液
に溶解するため上記コンタクト部７ｂ上、引き出し線部
７ｅ及び電極端子部９，９の対応部分を紫外線露光する
と、現像により当該対応部分の感光性ポリイミドが除去
される。
目の駆動コイル７ａの上に感光性ポリイミドの第１絶縁
層１１ａを形成する。この場合、上記第１コンタクト部
７ｂ上、及び外部の電気回路との電気的接続をとるため
の引き出し線部７ｅ及び図示省略の電極端子部９，９
（図１参照）の対応部分を除いて、第１絶縁層１１ａが
形成される。具体的には、シリコン基板１０の上面全面
に上記感光性ポリイミドを塗布して形成する。塗布方法
は、スピンコート法、スリットダイコート法、スプレー
法、ロールコート法、ディップ法など公知の技術が利用
できる。ここで、例えばポジ型の感光性ポリイミドを使
用した場合には、上記コンタクト部７ｂ上、引き出し線
部７ｅ及び図示省略の電極端子部９，９（図１参照）の
対応部分を除く所要部分をマスクして紫外線露光する。
ポジ型の感光性ポリイミドの場合は、露光部分が現像液
に溶解するため上記コンタクト部７ｂ上、引き出し線部
７ｅ及び電極端子部９，９の対応部分を紫外線露光する
と、現像により当該対応部分の感光性ポリイミドが除去
される。
【００２３】次に、工程（ｂ）と同様にして、シリコン
基板１０の全面にアルミニウムの薄膜を１μｍ程度成膜
し、これをエッチングして第２層目駆動コイル７ｃ、第
２コンタクト部７ｄ、引き出し線部７ｅ及び図示省略の
電極端子部９，９（図１参照）を形成する。
基板１０の全面にアルミニウムの薄膜を１μｍ程度成膜
し、これをエッチングして第２層目駆動コイル７ｃ、第
２コンタクト部７ｄ、引き出し線部７ｅ及び図示省略の
電極端子部９，９（図１参照）を形成する。
【００２４】さらに、工程（ｄ）において、工程（ｃ）
と同様にして上記第２層目駆動コイル７ｃ、第２コンタ
クト部７ｄ及び引き出し線部７ｅの上部を覆って感光性
ポリイミドの第２絶縁層１１ｂを形成する。これは、駆
動コイル７ｃ及び引き出し線部７ｅの腐食防止を目的と
する保護膜となるものである。
と同様にして上記第２層目駆動コイル７ｃ、第２コンタ
クト部７ｄ及び引き出し線部７ｅの上部を覆って感光性
ポリイミドの第２絶縁層１１ｂを形成する。これは、駆
動コイル７ｃ及び引き出し線部７ｅの腐食防止を目的と
する保護膜となるものである。
【００２５】次に、図３に示すように、シリコン基板１
０がエッチングされる。先ず、工程（ｅ）では、シリコ
ン基板１０の可動板２、トーションバー３，３及び固定
部５に対応する部分をレジストマスクで覆い、シリコン
基板１０のＳｉＯ2の絶縁層１０ｄをエッチングして除
去する。さらに、ＳｉＯ2の絶縁層１０ｄが除かれ剥き
出しとなったシリコン活性層１０ａを異方性エッチング
する。この場合、エッチングはＳｉＯ2の中間層１０ｂ
でストップし、図４に示すように凹陥部１２，１２が形
成され、下面がシリコン支持基板１０ｃで繋がった状態
の可動部２及びトーションバー３，３が形成される。
０がエッチングされる。先ず、工程（ｅ）では、シリコ
ン基板１０の可動板２、トーションバー３，３及び固定
部５に対応する部分をレジストマスクで覆い、シリコン
基板１０のＳｉＯ2の絶縁層１０ｄをエッチングして除
去する。さらに、ＳｉＯ2の絶縁層１０ｄが除かれ剥き
出しとなったシリコン活性層１０ａを異方性エッチング
する。この場合、エッチングはＳｉＯ2の中間層１０ｂ
でストップし、図４に示すように凹陥部１２，１２が形
成され、下面がシリコン支持基板１０ｃで繋がった状態
の可動部２及びトーションバー３，３が形成される。
【００２６】さらに工程（ｅ）では、可動板２及び固定
部５上をマスクしてトーションバー３，３の少なくとも
側面３ａを圧縮残留応力処理する。具体的には、シリコ
ン基板１０より熱膨張係数の大きい、例えば二酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化クロムまたは窒化珪素の無
機物をプラズマＣＶＤ法により温度３００〜４００℃の
下でトーションバー３，３の少なくとも側面３ａに形成
し、そして、室温まで冷却してトーションバー母材との
熱膨張係数の差に基づいて圧縮残留応力処理層６を形成
する。上記無機物は上述したようにシリコン基板１０よ
りも熱膨張係数が大きいため、冷却時にシリコン基板１
０よりもより多く縮もうとし、無機物で被覆されたトー
ションバー３，３の母材表面に圧縮残留応力を発生させ
て圧縮残留応力処理層６が形成される。
部５上をマスクしてトーションバー３，３の少なくとも
側面３ａを圧縮残留応力処理する。具体的には、シリコ
ン基板１０より熱膨張係数の大きい、例えば二酸化珪
素、酸化ジルコニウム、酸化クロムまたは窒化珪素の無
機物をプラズマＣＶＤ法により温度３００〜４００℃の
下でトーションバー３，３の少なくとも側面３ａに形成
し、そして、室温まで冷却してトーションバー母材との
熱膨張係数の差に基づいて圧縮残留応力処理層６を形成
する。上記無機物は上述したようにシリコン基板１０よ
りも熱膨張係数が大きいため、冷却時にシリコン基板１
０よりもより多く縮もうとし、無機物で被覆されたトー
ションバー３，３の母材表面に圧縮残留応力を発生させ
て圧縮残留応力処理層６が形成される。
【００２７】また、シリコン基板１０より熱膨張係数の
大きい部材として、感光性ポリイミドの有機物を塗布し
てもよい。感光性ポリイミドは上記二酸化珪素等の無機
物よりもさらに熱膨張係数が大きいため、例えば１００
℃以上の温度で乾燥させ室温に戻しても、上述と同様に
ポリイミドで被覆されたトーションバー３，３の母材表
面に圧縮残留応力を発生させて圧縮残留応力処理層６を
形成することができる。
大きい部材として、感光性ポリイミドの有機物を塗布し
てもよい。感光性ポリイミドは上記二酸化珪素等の無機
物よりもさらに熱膨張係数が大きいため、例えば１００
℃以上の温度で乾燥させ室温に戻しても、上述と同様に
ポリイミドで被覆されたトーションバー３，３の母材表
面に圧縮残留応力を発生させて圧縮残留応力処理層６を
形成することができる。
【００２８】また、放電により励起されたプラズマイオ
ンを上記トーションバー３，３の側面３ａに対して、該
トーションバー３，３の母材であるシリコン基板１０が
エッチングされない程度のエネルギーで衝突させ、いわ
ゆるショットピーニングの効果により上記トーションバ
ー３，３の側面３ａに圧縮残留応力を付与して圧縮残留
応力処理層６を形成することもできる。この場合、図５
に示すように、スパッタリング装置やイオンエッチング
装置等を適用してＡｒ等の希ガスのプラズマイオンを発
生させ、該プラズマイオンをシリコン基板１０がエッチ
ングされない程度のエネルギーで衝突させ、シリコン基
板１０の表面に圧縮残留応力を発生させるものである。
このときの圧縮残留応力付与の条件は、装置に導入する
希ガスの流量やプラズマ発生用ＲＦ電源の電力調整によ
り行われる。
ンを上記トーションバー３，３の側面３ａに対して、該
トーションバー３，３の母材であるシリコン基板１０が
エッチングされない程度のエネルギーで衝突させ、いわ
ゆるショットピーニングの効果により上記トーションバ
ー３，３の側面３ａに圧縮残留応力を付与して圧縮残留
応力処理層６を形成することもできる。この場合、図５
に示すように、スパッタリング装置やイオンエッチング
装置等を適用してＡｒ等の希ガスのプラズマイオンを発
生させ、該プラズマイオンをシリコン基板１０がエッチ
ングされない程度のエネルギーで衝突させ、シリコン基
板１０の表面に圧縮残留応力を発生させるものである。
このときの圧縮残留応力付与の条件は、装置に導入する
希ガスの流量やプラズマ発生用ＲＦ電源の電力調整によ
り行われる。
【００２９】次に、工程（ｆ）においては、シリコン基
板１０の下面の固定部５に対応する部分をレジストでマ
スクしＳｉＯ2の絶縁層１０ｅをエッチングして除去す
る。さらに露出したシリコン基板１０の支持基板１０ｃ
をＳｉＯ2の中間層１０ｂ部まで異方性エッチングす
る。そして、このエッチングによって露出したＳｉＯ2
の中間層１０ｂをエッチングして除去すれば、図４の凹
陥部１２がシリコン基板１０の下部から上部に貫通する
ことになる。
板１０の下面の固定部５に対応する部分をレジストでマ
スクしＳｉＯ2の絶縁層１０ｅをエッチングして除去す
る。さらに露出したシリコン基板１０の支持基板１０ｃ
をＳｉＯ2の中間層１０ｂ部まで異方性エッチングす
る。そして、このエッチングによって露出したＳｉＯ2
の中間層１０ｂをエッチングして除去すれば、図４の凹
陥部１２がシリコン基板１０の下部から上部に貫通する
ことになる。
【００３０】さらに、工程（ｇ）において、固定部５の
下面のＳｉＯ2絶縁膜１０ｅをエッチングして除去した
後に、可動板２の下面にアルミニウム等の反射膜を真空
成膜し反射ミラー１３を形成する。そして、可動板２の
回動軸に平行な対辺に対向する固定部５の上面に静磁界
発生手段８，８を配設すると図１に示すプレーナ型アク
チュエータ１が完成する。
下面のＳｉＯ2絶縁膜１０ｅをエッチングして除去した
後に、可動板２の下面にアルミニウム等の反射膜を真空
成膜し反射ミラー１３を形成する。そして、可動板２の
回動軸に平行な対辺に対向する固定部５の上面に静磁界
発生手段８，８を配設すると図１に示すプレーナ型アク
チュエータ１が完成する。
【００３１】なお、圧縮残留応力処理は、上記工程
（ｅ）のみならず、反射膜を形成する前であれば工程
（ｆ）の終了後であってもよい。この場合は、トーショ
ンバー３，３の全周に圧縮残留応力処理を施すことがで
きる。また、反射膜の形成前であるため、反射膜の反射
率にはなんら悪影響を及ぼすことがない。
（ｅ）のみならず、反射膜を形成する前であれば工程
（ｆ）の終了後であってもよい。この場合は、トーショ
ンバー３，３の全周に圧縮残留応力処理を施すことがで
きる。また、反射膜の形成前であるため、反射膜の反射
率にはなんら悪影響を及ぼすことがない。
【００３２】なお、本実施形態では、電磁式のアクチュ
エータについて説明してきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば静電気による吸引力を利用した静電方
式のアクチュエータに対しても適用できることはいうま
でもない。
エータについて説明してきたが、これに限定されるもの
ではなく、例えば静電気による吸引力を利用した静電方
式のアクチュエータに対しても適用できることはいうま
でもない。
【００３３】
【発明の効果】本発明のプレーナ型アクチュエータによ
れば、可動板の回動に伴って捩じられるトーションバー
の側面に圧縮残留応力処理層を形成して、トーションバ
ーの強度を向上させているので、可動板に大きな振れ角
を与えてもトーションバーが破壊し難く、繰返し荷重に
対するトーションバーの疲労寿命も向上させることがで
き、ひいてはプレーナ型アクチュエータの耐久性も向上
させることもできる。
れば、可動板の回動に伴って捩じられるトーションバー
の側面に圧縮残留応力処理層を形成して、トーションバ
ーの強度を向上させているので、可動板に大きな振れ角
を与えてもトーションバーが破壊し難く、繰返し荷重に
対するトーションバーの疲労寿命も向上させることがで
き、ひいてはプレーナ型アクチュエータの耐久性も向上
させることもできる。
【図１】 本発明によるプレーナ型アクチュエータの実
施の形態を示す概略斜視図である。
施の形態を示す概略斜視図である。
【図２】 上記プレーナ型アクチュエータの製造方法に
おける駆動コイル形成工程を示す説明図である。
おける駆動コイル形成工程を示す説明図である。
【図３】 上記プレーナ型アクチュエータの製造方法に
おけるシリコン基板エッチング工程を示す説明図であ
る。
おけるシリコン基板エッチング工程を示す説明図であ
る。
【図４】 可動部及びトーションバー形成工程を説明す
るための概略斜視図である。
るための概略斜視図である。
【図５】 プラズマイオンによるショットピーニング方
法を示す説明図である。
法を示す説明図である。
１…プレーナ型アクチュエータ
２…可動板
３…トーションバー
３ａ…側面
６…圧縮残留応力処理層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H041 AA12 AB12 AC05 AC06 AZ02
AZ05 AZ08
2H045 AB16 AB73
5H633 BB02 BB15 GG03 GG06 GG08
GG11 GG12 GG29 GG30 HH02
HH05 HH13 JA07 JB03 JB04
Claims (10)
- 【請求項１】平板状の可動板と、該可動板を回動可能に
軸支するトーションバーと、前記可動板に回動力を発生
させる駆動手段とを有するプレーナ型アクチュエータで
あって、 前記トーションバーの少なくとも側面に圧縮残留応力処
理層を形成したことを特徴とするプレーナ型アクチュエ
ータ。 - 【請求項２】前記圧縮残留応力処理層は、前記トーショ
ンバーの母材よりも熱膨張係数の大きい部材を前記トー
ションバー母材表面に設け、熱膨張係数の相違に基づい
てトーションバー母材表面に形成したものであることを
特徴とする請求項１に記載のプレーナ型アクチュエー
タ。 - 【請求項３】前記トーションバーの母材はシリコン部材
であり、前記熱膨張係数の大きい部材は、二酸化珪素、
酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素のうちいず
れか一つであることを特徴とする請求項２に記載のプレ
ーナ型アクチュエータ。 - 【請求項４】前記熱膨張係数の大きい部材は、有機物で
あることを特徴とする請求項２に記載のプレーナ型アク
チュエータ。 - 【請求項５】前記圧縮残留応力処理層は、放電により励
起されたプラズマイオンを前記トーションバー母材表面
に衝突させて形成したことを特徴とする請求項１に記載
のプレーナ型アクチュエータ。 - 【請求項６】可動板を形成する工程と、該可動板を軸支
するトーションバーを形成する工程と、前記可動板に回
動力を発生させる駆動手段を形成する工程と、前記トー
ションバーの少なくとも側面に圧縮残留応力処理層を形
成する工程とを備えることを特徴とするプレーナ型アク
チュエータの製造方法。 - 【請求項７】前記圧縮残留応力処理層を形成する工程
は、前記トーションバー母材よりも熱膨張係数の大きい
部材を加熱雰囲気中で前記トーションバー母材表面に設
けた後、室温まで冷却することにより熱膨張係数の相違
に基づいてトーションバー母材表面に形成することを特
徴とする請求項６に記載のプレーナ型アクチュエータの
製造方法。 - 【請求項８】前記トーションバーの母材はシリコン部材
であり、前記熱膨張係数の大きい部材は、二酸化珪素、
酸化ジルコニウム、酸化クロム及び窒化珪素のいずれか
一つであることを特徴とする請求項７に記載のプレーナ
型アクチュエータの製造方法。 - 【請求項９】前記熱膨張係数の大きい部材は、有機物で
あることを特徴とする請求項７に記載のプレーナ型アク
チュエータの製造方法。 - 【請求項１０】前記圧縮残留応力処理層を形成する工程
は、放電により励起されたプラズマイオンを前記トーシ
ョンバー母材表面に衝突させて形成することを特徴とす
る請求項６に記載のプレーナ型アクチュエータの製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002127671A JP2003311695A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002127671A JP2003311695A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003311695A true JP2003311695A (ja) | 2003-11-05 |
Family
ID=29541674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002127671A Pending JP2003311695A (ja) | 2002-04-26 | 2002-04-26 | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003311695A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005262357A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Anritsu Corp | 平行移動装置およびそれを用いた光学装置 |
| JP2007111847A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Olympus Corp | アクチュエータ |
| JP2009069340A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置 |
| JP2009213296A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2012210055A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2014064017A (ja) * | 2009-02-10 | 2014-04-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 投影露光システム用の少なくとも１つの磁石を有するアクチュエータ |
-
2002
- 2002-04-26 JP JP2002127671A patent/JP2003311695A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005262357A (ja) * | 2004-03-17 | 2005-09-29 | Anritsu Corp | 平行移動装置およびそれを用いた光学装置 |
| JP4634057B2 (ja) * | 2004-03-17 | 2011-02-16 | アンリツ株式会社 | 光キャビティ |
| JP2007111847A (ja) * | 2005-10-24 | 2007-05-10 | Olympus Corp | アクチュエータ |
| JP2009069340A (ja) * | 2007-09-12 | 2009-04-02 | Seiko Epson Corp | アクチュエータ、光スキャナ、および画像形成装置 |
| JP2009213296A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-17 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
| JP2014064017A (ja) * | 2009-02-10 | 2014-04-10 | Carl Zeiss Smt Gmbh | 投影露光システム用の少なくとも１つの磁石を有するアクチュエータ |
| JP2012210055A (ja) * | 2011-03-29 | 2012-10-25 | Nippon Signal Co Ltd:The | プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 |
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