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
- Publication number
- 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
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- torsion bar
- base material
- movable plate
- residual stress
- thermal expansion
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- 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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7411714B2 (en) | Micromirror unit with torsion connector having nonconstant width | |
US7256938B2 (en) | Method for making large scale multilayer dielectric diffraction gratings on thick substrates using reactive ion etching | |
JP2722314B2 (ja) | プレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法 | |
US7821010B2 (en) | Low temperature fabrication of conductive micro structures | |
JP2005107482A (ja) | 微小電子機械システム構造体およびその製造方法 | |
WO2002035275A1 (fr) | Actionneur | |
JP3153211B2 (ja) | 電磁力制御式超小型ミラーアレイ | |
JP2003311695A (ja) | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 | |
JP4945031B2 (ja) | 基板加熱装置および半導体製造装置 | |
JP4458704B2 (ja) | プレーナー型ガルバノ装置及びその製造方法 | |
JP2003270555A (ja) | プレーナ型アクチュエータ及びその製造方法 | |
JP4928832B2 (ja) | エッチング方法及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 | |
JPH07213027A (ja) | 薄膜コイルの製造方法 | |
JPS60103620A (ja) | プラズマ処理装置 | |
JP2003305697A (ja) | 中空構造体の製造方法 | |
JP2010256452A (ja) | マイクロメカニカル構造体の作製方法 | |
JP3474312B2 (ja) | 合成樹脂製反射鏡、その製造方法および製造装置 | |
US7997744B2 (en) | Electrically conductive protection layer and a microelectromechanical device using the same | |
JPH1082960A (ja) | 薄膜アクチュエーテッドミラーアレイ及びその製造方法 | |
KR100207381B1 (ko) | 광로 조절 장치의 콘택홀 배선 방법 | |
JPH03187240A (ja) | 静電チヤツク | |
JP2005287254A (ja) | プレーナ型電磁アクチュエータ | |
WO2006134744A1 (ja) | 電子部品の製造方法 | |
JP2002107641A (ja) | 光スイッチングのためのマイクロアクチュエータ及びその製造方法 | |
KR100247243B1 (ko) | 미소거울 결합장치 및 그 제조방법 |