JP2003315698A - 光スイッチ - Google Patents
光スイッチInfo
- Publication number
- JP2003315698A JP2003315698A JP2002121434A JP2002121434A JP2003315698A JP 2003315698 A JP2003315698 A JP 2003315698A JP 2002121434 A JP2002121434 A JP 2002121434A JP 2002121434 A JP2002121434 A JP 2002121434A JP 2003315698 A JP2003315698 A JP 2003315698A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mover
- movable electrode
- base substrate
- optical switch
- stopper
- 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
- Micromachines (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 光束の比較的大きい光信号においてもその通
過或いは遮断を制御できる光スイッチを提供すること。 【解決手段】 少なくとも可動子12の一端に可動電極
13を有し、他端に光を遮断するスイッチ板11を設け
るとともに、可動子12から突出してねじれ方向に弾性
を有する連結子14,14とそれに一体形成されたアン
カー15とを備えた揺動体1と、可動子12の連結子1
4,14を設けた部位に当接して揺動体1を支持する支
持部21を有し、可動電極13と相対する位置に固定電
極23を備えたベース基板2と、から構成され、連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13側
に変位した位置に設けてスイッチ板11の変位量を大き
くした光スイッチ。
過或いは遮断を制御できる光スイッチを提供すること。 【解決手段】 少なくとも可動子12の一端に可動電極
13を有し、他端に光を遮断するスイッチ板11を設け
るとともに、可動子12から突出してねじれ方向に弾性
を有する連結子14,14とそれに一体形成されたアン
カー15とを備えた揺動体1と、可動子12の連結子1
4,14を設けた部位に当接して揺動体1を支持する支
持部21を有し、可動電極13と相対する位置に固定電
極23を備えたベース基板2と、から構成され、連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13側
に変位した位置に設けてスイッチ板11の変位量を大き
くした光スイッチ。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力によって
動作変位する光スイッチに関するものである。
動作変位する光スイッチに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の光スイッチとして、特開2000
−258702に示されているものを図8に示す。この
ものは、固定電極となる導電性を有するシリコン基板1
01上に、多結晶シリコンからなる正方形状の可動電極
板102が、後述する支持体103,103,…及び固
定部105,105,…を介し、所定の空間をおいてシ
リコン基板101に対面するように配設されている。ま
た、この可動電極板102の各辺の中央には長方形の切
除部106,106,…が形成され、これら切除部10
6,106,…の内方に折り返しビーム状の支持体10
3,103,…及び固定部105,105,…が形成さ
れている。また、支持体103,103,…の内端が可
動電極板102に連結され、外端が固定部105,10
5,…を介してシリコン基板101に連結されている。
また、可動電極板102の略中央部には、多結晶シリコ
ンからなるミラー104が立設されている。
−258702に示されているものを図8に示す。この
ものは、固定電極となる導電性を有するシリコン基板1
01上に、多結晶シリコンからなる正方形状の可動電極
板102が、後述する支持体103,103,…及び固
定部105,105,…を介し、所定の空間をおいてシ
リコン基板101に対面するように配設されている。ま
た、この可動電極板102の各辺の中央には長方形の切
除部106,106,…が形成され、これら切除部10
6,106,…の内方に折り返しビーム状の支持体10
3,103,…及び固定部105,105,…が形成さ
れている。また、支持体103,103,…の内端が可
動電極板102に連結され、外端が固定部105,10
5,…を介してシリコン基板101に連結されている。
また、可動電極板102の略中央部には、多結晶シリコ
ンからなるミラー104が立設されている。
【0003】107,108,109は光ファイバある
いは光導波路で、シリコン基板101と可動電極板10
2との間に電圧を印加していない場合、入力側107か
ら入射されてきた光は、ミラー104により反射して9
0°方向変換して出力側108に入射する。また、シリ
コン基板101と可動電極板102との間に電圧を印加
すると、両者間に静電気力が発生し、可動電極板102
がシリコン基板101に吸引され、支持体103,10
3,…が弾性変形してミラー104をシリコン基板10
1側に移動させる。その結果、入力側107から入射さ
れてきた光は、ミラー104上方を通過直進して別の出
力側109に入射する。
いは光導波路で、シリコン基板101と可動電極板10
2との間に電圧を印加していない場合、入力側107か
ら入射されてきた光は、ミラー104により反射して9
0°方向変換して出力側108に入射する。また、シリ
コン基板101と可動電極板102との間に電圧を印加
すると、両者間に静電気力が発生し、可動電極板102
がシリコン基板101に吸引され、支持体103,10
3,…が弾性変形してミラー104をシリコン基板10
1側に移動させる。その結果、入力側107から入射さ
れてきた光は、ミラー104上方を通過直進して別の出
力側109に入射する。
【0004】したがって、この光スイッチは、シリコン
基板101と可動電極板102との間に電圧を印加する
かあるいは印加しないかという制御により、ミラー10
4を変位移動させ、入力側107から入射されてきた光
を出力側108,109のいずれか一方に入射させるこ
とができるのである。
基板101と可動電極板102との間に電圧を印加する
かあるいは印加しないかという制御により、ミラー10
4を変位移動させ、入力側107から入射されてきた光
を出力側108,109のいずれか一方に入射させるこ
とができるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の光スイッチは、
支持体103,103,…を折り返しビーム状に形成し
ているので、直線状に形成した同じ長さのものと比較し
てそのばね定数が小さくなり、ミラー104の変位量を
同等にする場合において光スイッチの大きさを小型に構
成できるものであった。ところが、入射してくる光の直
径、すなわち、光束が大きくなると、その光を完全に制
御するためにはミラー104のシリコン基板101に対
する変位量を大きくする必要がある。しかしながら、こ
のものでは、その変位量はシリコン基板101と可動電
極板102との間隙により左右されてしまい、ミラー1
04が基板側に変位しても光束の一部がミラー104の
一部に掛かってしまうことにより光信号を効率よく制御
することが困難であるという懸念点がある。
支持体103,103,…を折り返しビーム状に形成し
ているので、直線状に形成した同じ長さのものと比較し
てそのばね定数が小さくなり、ミラー104の変位量を
同等にする場合において光スイッチの大きさを小型に構
成できるものであった。ところが、入射してくる光の直
径、すなわち、光束が大きくなると、その光を完全に制
御するためにはミラー104のシリコン基板101に対
する変位量を大きくする必要がある。しかしながら、こ
のものでは、その変位量はシリコン基板101と可動電
極板102との間隙により左右されてしまい、ミラー1
04が基板側に変位しても光束の一部がミラー104の
一部に掛かってしまうことにより光信号を効率よく制御
することが困難であるという懸念点がある。
【0006】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、光束の比較的大きい光
信号においてもその通過或いは遮断を制御できる光スイ
ッチを提供することにある。
あり、その目的とするところは、光束の比較的大きい光
信号においてもその通過或いは遮断を制御できる光スイ
ッチを提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明の光スイッチは、少なくとも可
動子の一端に可動電極を有し、他端に光を遮断するスイ
ッチ板を設けるとともに、可動子から突出してねじれ方
向に弾性を有する連結子とそれに一体形成されたアンカ
ーとを備えた揺動体と、可動子の連結子を設けた部位に
当接して揺動体を支持する支持部を有し、可動電極と相
対する位置に固定電極を備えたベース基板と、から構成
され、前記連結子を可動子の長手方向における中心位置
から可動電極側にずらした位置に設け、可動電極と固定
電極との間の静電気力によりスイッチ板を変位させるこ
とを特徴としている。
に、請求項1に係る発明の光スイッチは、少なくとも可
動子の一端に可動電極を有し、他端に光を遮断するスイ
ッチ板を設けるとともに、可動子から突出してねじれ方
向に弾性を有する連結子とそれに一体形成されたアンカ
ーとを備えた揺動体と、可動子の連結子を設けた部位に
当接して揺動体を支持する支持部を有し、可動電極と相
対する位置に固定電極を備えたベース基板と、から構成
され、前記連結子を可動子の長手方向における中心位置
から可動電極側にずらした位置に設け、可動電極と固定
電極との間の静電気力によりスイッチ板を変位させるこ
とを特徴としている。
【0008】請求項2に係る発明の光スイッチは、請求
項1記載の構成において、前記可動電極を可動子に対し
て所定の角度をなすように設けるとともに、その可動電
極と相対するように固定電極をベース基板に配設したも
のとしている。
項1記載の構成において、前記可動電極を可動子に対し
て所定の角度をなすように設けるとともに、その可動電
極と相対するように固定電極をベース基板に配設したも
のとしている。
【0009】請求項3に係る発明の光スイッチは、請求
項1又は2記載の構成において、前記固定電極は、支持
部を挟むようにベース基板上に設けるとともに、前記可
動電極を固定電極と相対するように可動子に設けたこと
としている。
項1又は2記載の構成において、前記固定電極は、支持
部を挟むようにベース基板上に設けるとともに、前記可
動電極を固定電極と相対するように可動子に設けたこと
としている。
【0010】請求項4に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至3いずれかに記載の構成において、前記連結子
は、突出方向に矩形波状をなす折れ曲がり構造であるこ
ととしている。
項1乃至3いずれかに記載の構成において、前記連結子
は、突出方向に矩形波状をなす折れ曲がり構造であるこ
ととしている。
【0011】請求項5に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至4いずれかに記載の構成において、前記ベース
基板は、揺動体の支持位置からスイッチ板方向にある可
動子と相対する位置に可動子の変位を停止させるストッ
パを設けたこととしている。
項1乃至4いずれかに記載の構成において、前記ベース
基板は、揺動体の支持位置からスイッチ板方向にある可
動子と相対する位置に可動子の変位を停止させるストッ
パを設けたこととしている。
【0012】請求項6に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至5いずれかに記載の構成において、前記ストッ
パは、その可動子との接触面に突起を有し、ストッパと
可動子との接触を点接触又は線接触にしたこととしてい
る。
項1乃至5いずれかに記載の構成において、前記ストッ
パは、その可動子との接触面に突起を有し、ストッパと
可動子との接触を点接触又は線接触にしたこととしてい
る。
【0013】請求項7に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至6いずれかに記載の構成において、前記ストッ
パは、支持部と可動子との接触位置より低い位置で可動
子と接触するように形成されていることとしている。
項1乃至6いずれかに記載の構成において、前記ストッ
パは、支持部と可動子との接触位置より低い位置で可動
子と接触するように形成されていることとしている。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき説明する。
に基づき説明する。
【0015】[第1の実施形態]図1は、本実施形態に
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はA−A線に沿って切断したときの断面図で
ある。また、図2は、同じく光スイッチの揺動体の製造
工程を示す断面図である。また、図3は、同じく光スイ
ッチのベース基板の製造工程を示す断面図である。
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はA−A線に沿って切断したときの断面図で
ある。また、図2は、同じく光スイッチの揺動体の製造
工程を示す断面図である。また、図3は、同じく光スイ
ッチのベース基板の製造工程を示す断面図である。
【0016】この実施形態の光スイッチは、揺動体1
と、ベース基板2を主要構成要素としている。このう
ち、揺動体1は、後述するベース基板2上で揺動運動
(シーソー運動)することにより光信号を制御するもの
で、例えば、シリコン(Si)からなる半導体基板にて
形成されている。また、このものは、スイッチ板11
と、可動子12と、可動電極13と、連結子14,14
と、アンカー15とをなす部位から構成されている。ま
た、その表面には反射率の高い材料、例えば、金(A
u)等を蒸着している。さらに、可動電極13に電位を
与えるための電極18がアンカー15に形成されてい
る。
と、ベース基板2を主要構成要素としている。このう
ち、揺動体1は、後述するベース基板2上で揺動運動
(シーソー運動)することにより光信号を制御するもの
で、例えば、シリコン(Si)からなる半導体基板にて
形成されている。また、このものは、スイッチ板11
と、可動子12と、可動電極13と、連結子14,14
と、アンカー15とをなす部位から構成されている。ま
た、その表面には反射率の高い材料、例えば、金(A
u)等を蒸着している。さらに、可動電極13に電位を
与えるための電極18がアンカー15に形成されてい
る。
【0017】スイッチ板11は、光スイッチに入力する
光信号の光路上に介在することにより、光信号を通過或
いは反射させるものであり、可動子12の作用点となる
部位である。その形状は、平面視において略四角形状を
なす平板である。その大きさは、少なくとも制御する光
信号の光束と同等以上の大きさに形成されており、横方
向の大きさは、例えば、縦方向の約1.4倍に形成され
ている。
光信号の光路上に介在することにより、光信号を通過或
いは反射させるものであり、可動子12の作用点となる
部位である。その形状は、平面視において略四角形状を
なす平板である。その大きさは、少なくとも制御する光
信号の光束と同等以上の大きさに形成されており、横方
向の大きさは、例えば、縦方向の約1.4倍に形成され
ている。
【0018】可動子12は、印加される電圧に応じてス
イッチ板11を上下(図1(b)の上下方向)に変位さ
せるものである。その形状は、平面視において略四角形
をなす短冊体であり、その厚みは、例えば、約10μm
程度である。また、可動子12の一端にはスイッチ板1
1が備えてあり、可動子12の上面(図1(b)の上
方)に立てた状態で長手方向と略平行になるように設け
られている。
イッチ板11を上下(図1(b)の上下方向)に変位さ
せるものである。その形状は、平面視において略四角形
をなす短冊体であり、その厚みは、例えば、約10μm
程度である。また、可動子12の一端にはスイッチ板1
1が備えてあり、可動子12の上面(図1(b)の上
方)に立てた状態で長手方向と略平行になるように設け
られている。
【0019】可動電極13は、後述する固定電極23と
の間に印加された電圧により静電気力を発生させて可動
子12を揺動させるものであり、可動子12の力点とな
る部位である。その形状は、平面視において略四角形を
なす短冊体であり、可動子12と略同等の厚みを有して
いる。また、このものは、可動子12のスイッチ板11
を設けた端部とは反対側の端部に同一平面上で連結する
ように一体形成されている。
の間に印加された電圧により静電気力を発生させて可動
子12を揺動させるものであり、可動子12の力点とな
る部位である。その形状は、平面視において略四角形を
なす短冊体であり、可動子12と略同等の厚みを有して
いる。また、このものは、可動子12のスイッチ板11
を設けた端部とは反対側の端部に同一平面上で連結する
ように一体形成されている。
【0020】連結子14,14は、ベース基板2に対し
て可動子12を揺動するように支持するものである。そ
の形状は、平面視において細幅の略四角形をなす梁体で
ある。また、この連結子14,14は可動子12の両側
に設けられており、可動電極13近傍に可動子12と同
一平面上で両者が同一軸上にあるように突設されてい
る。また、このものは、可動子12や可動電極13と同
じ厚みで形成されており、可動子12の揺動方向(連結
子14,14においてはねじれ方向)に対して弾性を有
している。
て可動子12を揺動するように支持するものである。そ
の形状は、平面視において細幅の略四角形をなす梁体で
ある。また、この連結子14,14は可動子12の両側
に設けられており、可動電極13近傍に可動子12と同
一平面上で両者が同一軸上にあるように突設されてい
る。また、このものは、可動子12や可動電極13と同
じ厚みで形成されており、可動子12の揺動方向(連結
子14,14においてはねじれ方向)に対して弾性を有
している。
【0021】アンカー15は、揺動体1をなす半導体基
板をベース基板2の接合部24に固定して可動子12の
運動方向をベース基板2に対して直交する方向のみに一
元化するためのものである。その形状は、平面視におい
て外形が略四角形をしたものであり、その内方の可動子
12、可動電極13、連結子14,14を除く全ての部
位がアンカー15を構成している。
板をベース基板2の接合部24に固定して可動子12の
運動方向をベース基板2に対して直交する方向のみに一
元化するためのものである。その形状は、平面視におい
て外形が略四角形をしたものであり、その内方の可動子
12、可動電極13、連結子14,14を除く全ての部
位がアンカー15を構成している。
【0022】続いて、ベース基板2は、可動子12の揺
動を妨げることなく固定支持するものであり、例えば、
揺動体1と同様にシリコンからなる半導体基板にて形成
されている。また、このものは、支持部21と、ストッ
パ22と、固定電極23とをなす部位から構成されてい
る。また、固定電極23に電位を与えるための電極(図
示せず)が所定の位置に形成されている。
動を妨げることなく固定支持するものであり、例えば、
揺動体1と同様にシリコンからなる半導体基板にて形成
されている。また、このものは、支持部21と、ストッ
パ22と、固定電極23とをなす部位から構成されてい
る。また、固定電極23に電位を与えるための電極(図
示せず)が所定の位置に形成されている。
【0023】支持部21は、可動子12を揺動可能に支
持する、すなわち、その揺動の支点となるものである。
その形状は、断面視においてベース基板2の底面から上
方(図1(b)の上側)に狭小する台形状をした棒体を
2段に重ねた状態で一体形成したものであり、少なくと
もその上段部21aの上面(図1(b)の上方)は、可
動子12の幅(長手方向と直交する方向)と略同等の長
さで可動子12とほぼ線接触するように形成されてい
る。また、その下段部21bの上面は、少なくとも可動
電極13の長手方向と略同等の長さをなしている。さら
に、下段部21bの上面のベース基板2に対して外方の
周縁部21cは、スイッチ板11がベース基板2の上方
に変位した際に可動電極13とほぼ線接触するようにな
っている。また、支持部21は、連結子14,14の突
設位置における可動子12の下面(図1(b)の下方)
と当接するようにベース基板2の所定の位置に設けられ
ている。さらに、その当接面には可動子12と絶縁を保
つべく絶縁膜(図示せず)が設けられている。
持する、すなわち、その揺動の支点となるものである。
その形状は、断面視においてベース基板2の底面から上
方(図1(b)の上側)に狭小する台形状をした棒体を
2段に重ねた状態で一体形成したものであり、少なくと
もその上段部21aの上面(図1(b)の上方)は、可
動子12の幅(長手方向と直交する方向)と略同等の長
さで可動子12とほぼ線接触するように形成されてい
る。また、その下段部21bの上面は、少なくとも可動
電極13の長手方向と略同等の長さをなしている。さら
に、下段部21bの上面のベース基板2に対して外方の
周縁部21cは、スイッチ板11がベース基板2の上方
に変位した際に可動電極13とほぼ線接触するようにな
っている。また、支持部21は、連結子14,14の突
設位置における可動子12の下面(図1(b)の下方)
と当接するようにベース基板2の所定の位置に設けられ
ている。さらに、その当接面には可動子12と絶縁を保
つべく絶縁膜(図示せず)が設けられている。
【0024】ストッパ22は、スイッチ板11がベース
基板2の方向へ変位した際に、可動子12がベース基板
2と衝突して損傷するのを低減するものである。その形
状は、断面視においてベース基板2の底面から上方(図
1(b)の上側)に狭小する台形状をしており、その上
面が可動子12の幅と略同等の大きさをなす棒体であ
る。また、このものは、支持部21の下段部21bと略
同等の高さ(ベース基板2の底面からの突出量と略同
等)に形成されており、支持部21からスイッチ板11
方向の可動子12と当接するように設けられている。さ
らに、ストッパ22の可動子12と当接する面は、可動
子12との間に生ずる分子間力等による付着(スティッ
キング)を抑えるための突起22aが形成されている。
この突起22aは、断面視において突出方向に狭小する
三角形状をなす三角柱体であり、可動子12と点接触す
るようになっている。また、突起22aの可動子12と
の当接面には絶縁膜(図示せず)が設けられている。
基板2の方向へ変位した際に、可動子12がベース基板
2と衝突して損傷するのを低減するものである。その形
状は、断面視においてベース基板2の底面から上方(図
1(b)の上側)に狭小する台形状をしており、その上
面が可動子12の幅と略同等の大きさをなす棒体であ
る。また、このものは、支持部21の下段部21bと略
同等の高さ(ベース基板2の底面からの突出量と略同
等)に形成されており、支持部21からスイッチ板11
方向の可動子12と当接するように設けられている。さ
らに、ストッパ22の可動子12と当接する面は、可動
子12との間に生ずる分子間力等による付着(スティッ
キング)を抑えるための突起22aが形成されている。
この突起22aは、断面視において突出方向に狭小する
三角形状をなす三角柱体であり、可動子12と点接触す
るようになっている。また、突起22aの可動子12と
の当接面には絶縁膜(図示せず)が設けられている。
【0025】固定電極23は、可動電極13との間に印
加された電圧により静電気力を発生させて可動子12を
揺動させるものである。このものは、例えば、アルミニ
ウム(Al)にて形成されており、支持部21の下段部
21bに可動電極13と対向するように形成されてい
る。また、その上面には可動電極13との絶縁を有する
ために絶縁膜(図示せず)が形成されている。
加された電圧により静電気力を発生させて可動子12を
揺動させるものである。このものは、例えば、アルミニ
ウム(Al)にて形成されており、支持部21の下段部
21bに可動電極13と対向するように形成されてい
る。また、その上面には可動電極13との絶縁を有する
ために絶縁膜(図示せず)が形成されている。
【0026】接合部24,24は、アンカー15と固着
されて揺動体1をなす半導体基板をベース基板2上に固
定するものである。その形状は、平面視において外形が
略四角形をしたものであり、その内方のアンカー15と
接合される部分が断面視において突出方向(図1(b)
の上方)に狭小する台形状をしている。
されて揺動体1をなす半導体基板をベース基板2上に固
定するものである。その形状は、平面視において外形が
略四角形をしたものであり、その内方のアンカー15と
接合される部分が断面視において突出方向(図1(b)
の上方)に狭小する台形状をしている。
【0027】次に、その製造方法について説明する。本
実施形態においては大きく分けて2つの製造工程に分類
でき、その一方は揺動体1の製造工程であり、他方はベ
ース基板2の製造工程である。
実施形態においては大きく分けて2つの製造工程に分類
でき、その一方は揺動体1の製造工程であり、他方はベ
ース基板2の製造工程である。
【0028】まず、揺動体1の製造方法を図2に基づい
て説明する。3層構造(活性層3a、酸化膜層3b、支
持層3c)をなすSOI基板3の活性層3aの表面に有
機感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術を用
いて可動子12、可動電極13,連結子14,14、ア
ンカー15となる部位以外の有機感光性材料を除去した
後、例えば、プラズマエッチングを用いて活性層3aの
露出部分を酸化膜層(SiO2)3bに到達するまで異
方性エッチングし、可動子12と、可動電極13と、連
結子14,14とをアンカー15から分離形成する(図
2(a))。
て説明する。3層構造(活性層3a、酸化膜層3b、支
持層3c)をなすSOI基板3の活性層3aの表面に有
機感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術を用
いて可動子12、可動電極13,連結子14,14、ア
ンカー15となる部位以外の有機感光性材料を除去した
後、例えば、プラズマエッチングを用いて活性層3aの
露出部分を酸化膜層(SiO2)3bに到達するまで異
方性エッチングし、可動子12と、可動電極13と、連
結子14,14とをアンカー15から分離形成する(図
2(a))。
【0029】次いで、有機感光性材料を除去後、支持層
3cの表面に感光性有機材料を塗布する。
3cの表面に感光性有機材料を塗布する。
【0030】そして、フォトリソグラフィー技術を用い
てスイッチ板11となる部位以外の有機感光性材料を除
去した後、例えば、プラズマエッチングを用いて支持層
3cの露出部分を酸化膜層3bを含めて異方性エッチン
グし、スイッチ板11を形成する(図2(b))。
てスイッチ板11となる部位以外の有機感光性材料を除
去した後、例えば、プラズマエッチングを用いて支持層
3cの露出部分を酸化膜層3bを含めて異方性エッチン
グし、スイッチ板11を形成する(図2(b))。
【0031】最後に、有機感光性材料を除去後、SOI
基板3全体に金を蒸着させて揺動体1を完成する。
基板3全体に金を蒸着させて揺動体1を完成する。
【0032】続いて、ベース基板2の製造方法を図3に
基づいて説明する。まず、半導体基板4の一方の表面に
マスクとなる窒化膜(SiN)5を形成後、その表面に
有機感光性材料を塗布する。
基づいて説明する。まず、半導体基板4の一方の表面に
マスクとなる窒化膜(SiN)5を形成後、その表面に
有機感光性材料を塗布する。
【0033】次いで、フォトリソグラフィー技術を用い
てアンカー15を固着するための接合部24,24と支
持部21の上段部21aとなる部位以外の有機感光性材
料及び窒化膜5を除去後、全体の有機感光性材料を除去
し、例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出
部分を異方性エッチングして上段部21aを形成する
(図3(a))。
てアンカー15を固着するための接合部24,24と支
持部21の上段部21aとなる部位以外の有機感光性材
料及び窒化膜5を除去後、全体の有機感光性材料を除去
し、例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出
部分を異方性エッチングして上段部21aを形成する
(図3(a))。
【0034】次いで、窒化膜5を一端除去してから再度
窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフォ
トリソグラフィー技術により上段部21a、下段部21
b、ストッパ22、接合部24,24となる部位以外の
有機感光性材料及び窒化膜5を除去後、全体の有機感光
性材料を除去し、例えば、KOH水溶液を用いて半導体
基板4の露出部分を異方性エッチングして下段部21
b、ストッパ22、接合部24,24を形成する(図3
(b))。
窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフォ
トリソグラフィー技術により上段部21a、下段部21
b、ストッパ22、接合部24,24となる部位以外の
有機感光性材料及び窒化膜5を除去後、全体の有機感光
性材料を除去し、例えば、KOH水溶液を用いて半導体
基板4の露出部分を異方性エッチングして下段部21
b、ストッパ22、接合部24,24を形成する(図3
(b))。
【0035】そして、窒化膜5を再度除去してからアル
ミニウムを蒸着し、下段部21bの可動電極13と相対
する位置以外のアルミニウムをフォトリソグラフィー技
術を用いて除去することにより固定電極23を形成して
ベース基板2を完成する(図3(c))。
ミニウムを蒸着し、下段部21bの可動電極13と相対
する位置以外のアルミニウムをフォトリソグラフィー技
術を用いて除去することにより固定電極23を形成して
ベース基板2を完成する(図3(c))。
【0036】最後に、揺動体1及びベース基板2を、例
えば、金/クロム(Cr)等の接合材料にてアンカー1
5と接合部24,24とを固着し、光スイッチを完成さ
せる。
えば、金/クロム(Cr)等の接合材料にてアンカー1
5と接合部24,24とを固着し、光スイッチを完成さ
せる。
【0037】このようにして形成された光スイッチは、
まず、可動電極13と固定電極23との間に電圧を印加
していないとき、可動子12はストッパ22の突起22
aと当接している。次いで、アンカー15に形成した電
極18とベース基板2とに形成した電極(図示せず)を
介して可動電極13と固定電極23との間に電圧を印加
すると、両者13,23の間には静電気力が発生して互
いを引き合おうとする。このとき、可動子12は支持部
21で支持されているので、静電気力により可動電極1
3がベース基板2方向へ変位すると、可動電極13とは
反対側の端部にあるスイッチ板11がベース基板2の上
方へ変位し、可動電極13と固定電極23とが接触した
ときのスイッチ板11の位置が最大変位位置となる。次
いで、この状態で可動電極13と固定電極23との間の
電圧印加を停止すると、連結子14,14のねじれ方向
の弾性力によりスイッチ板11はベース基板2方向へ変
位するようになる。これら一連の動作を、例えば、可動
電極13と固定電極23との間に電圧を印加してスイッ
チ板11を最大変位させた状態で光信号の光路上にスイ
ッチ板11を介在させるとともに、スイッチ板11と4
5°の角度をなすように光スイッチを設置することによ
り、スイッチ板11がベース基板2側にあるときは光信
号を直進させ、ベース基板2の上方にあるときは光信号
を反射させてその光路を屈折させることができるのであ
る。
まず、可動電極13と固定電極23との間に電圧を印加
していないとき、可動子12はストッパ22の突起22
aと当接している。次いで、アンカー15に形成した電
極18とベース基板2とに形成した電極(図示せず)を
介して可動電極13と固定電極23との間に電圧を印加
すると、両者13,23の間には静電気力が発生して互
いを引き合おうとする。このとき、可動子12は支持部
21で支持されているので、静電気力により可動電極1
3がベース基板2方向へ変位すると、可動電極13とは
反対側の端部にあるスイッチ板11がベース基板2の上
方へ変位し、可動電極13と固定電極23とが接触した
ときのスイッチ板11の位置が最大変位位置となる。次
いで、この状態で可動電極13と固定電極23との間の
電圧印加を停止すると、連結子14,14のねじれ方向
の弾性力によりスイッチ板11はベース基板2方向へ変
位するようになる。これら一連の動作を、例えば、可動
電極13と固定電極23との間に電圧を印加してスイッ
チ板11を最大変位させた状態で光信号の光路上にスイ
ッチ板11を介在させるとともに、スイッチ板11と4
5°の角度をなすように光スイッチを設置することによ
り、スイッチ板11がベース基板2側にあるときは光信
号を直進させ、ベース基板2の上方にあるときは光信号
を反射させてその光路を屈折させることができるのであ
る。
【0038】以上説明した実施形態の光スイッチによる
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する梁体の連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13方
向に変位した位置に設け、その位置を支持部21により
支持して揺動体1の支点を設けているので、その力点と
なる可動電極13の変位量に対して作用点となるスイッ
チ板11の変位量を大きくすることができ、例えば、1
50μm程度の光束の比較的大きい光信号においてもそ
の通過或いは反射を制御することができる。また、スト
ッパ22を支持部21からスイッチ板11方向のベース
基板2上に設けて下段部21bと略同等の高さに形成し
ているので、スイッチ板11がベース基板2方向に変位
する際に、可動子12の先端がベース基板2と衝突して
損傷することを低減でき、ストッパ22の高さを上段部
21aと略同等にしたときと比較してスイッチ板11の
下方向への変位量を大きくすることができる。さらに、
ストッパ22の上面に突起22aを設けているので、分
子間力による可動子12とストッパ22とのスティッキ
ングを低減できる。
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する梁体の連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13方
向に変位した位置に設け、その位置を支持部21により
支持して揺動体1の支点を設けているので、その力点と
なる可動電極13の変位量に対して作用点となるスイッ
チ板11の変位量を大きくすることができ、例えば、1
50μm程度の光束の比較的大きい光信号においてもそ
の通過或いは反射を制御することができる。また、スト
ッパ22を支持部21からスイッチ板11方向のベース
基板2上に設けて下段部21bと略同等の高さに形成し
ているので、スイッチ板11がベース基板2方向に変位
する際に、可動子12の先端がベース基板2と衝突して
損傷することを低減でき、ストッパ22の高さを上段部
21aと略同等にしたときと比較してスイッチ板11の
下方向への変位量を大きくすることができる。さらに、
ストッパ22の上面に突起22aを設けているので、分
子間力による可動子12とストッパ22とのスティッキ
ングを低減できる。
【0039】なお、揺動体1を形成するために用いる半
導体基板は、SOI基板3に限定されるものではなく、
例えば、単結晶のシリコン半導体基板でもよい。また、
揺動体1の重心は、連結子14,14の突設位置からス
イッチ板11方向の可動子12上にあることが望まし
い。このように形成することにより、スイッチ板11の
ベース基板2方向への変位を自動的に行うことができ
る。さらに、揺動体1に蒸着する材料は、金に限定され
るものではなく、例えば、銀や銅、さらにはアルミニウ
ム等であってもよい。また、本実施形態においては、揺
動体1を可動子12がベース基板2の対角線と略平行に
なるように固着しているが、例えば、ベース基板2の支
持部21やストッパ22を適所に配設して可動子12が
ベース基板2の周縁と略平行になるように固着してもよ
い。
導体基板は、SOI基板3に限定されるものではなく、
例えば、単結晶のシリコン半導体基板でもよい。また、
揺動体1の重心は、連結子14,14の突設位置からス
イッチ板11方向の可動子12上にあることが望まし
い。このように形成することにより、スイッチ板11の
ベース基板2方向への変位を自動的に行うことができ
る。さらに、揺動体1に蒸着する材料は、金に限定され
るものではなく、例えば、銀や銅、さらにはアルミニウ
ム等であってもよい。また、本実施形態においては、揺
動体1を可動子12がベース基板2の対角線と略平行に
なるように固着しているが、例えば、ベース基板2の支
持部21やストッパ22を適所に配設して可動子12が
ベース基板2の周縁と略平行になるように固着してもよ
い。
【0040】また、ベース基板2は、半導体基板に限定
されるものではなく、揺動体1を固着でき、且つ凹凸を
形成できるものであれば、例えば、ガラス基板やセラミ
ック基板であってもよい。
されるものではなく、揺動体1を固着でき、且つ凹凸を
形成できるものであれば、例えば、ガラス基板やセラミ
ック基板であってもよい。
【0041】また、ストッパ22は、支持部21の下段
部21bと略同等の位置で可動子12と接触するように
形成されているものに限定されるものではなく、制御す
る光信号の光束が小さい場合や変位量を大きく取る必要
のない場合には上段部21a略同等の高さで接触しても
よい。また、ストッパ22の上面に形成する突起22a
は、点接触するようなものに限定されるものではなく、
例えば、断面視において突出方向に狭小する台形状をな
す棒体のように線接触するようなものでもよい。また、
その個数もスティッキングしない範囲で複数であっても
よい。
部21bと略同等の位置で可動子12と接触するように
形成されているものに限定されるものではなく、制御す
る光信号の光束が小さい場合や変位量を大きく取る必要
のない場合には上段部21a略同等の高さで接触しても
よい。また、ストッパ22の上面に形成する突起22a
は、点接触するようなものに限定されるものではなく、
例えば、断面視において突出方向に狭小する台形状をな
す棒体のように線接触するようなものでもよい。また、
その個数もスティッキングしない範囲で複数であっても
よい。
【0042】また、可動電極13の形状は、平面視にお
いて略四角形をなすものに限定されるものではなく、例
えば、略三角形や多角形であってもよい。
いて略四角形をなすものに限定されるものではなく、例
えば、略三角形や多角形であってもよい。
【0043】[第2の実施形態]図4は、本実施形態に
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はA−A線に沿って切断したときの断面図で
ある。また、図5は、同じく光スイッチの揺動体の製造
工程を示す断面図である。また、図6は、同じく光スイ
ッチのベース基板の製造工程を示す断面図である。
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はA−A線に沿って切断したときの断面図で
ある。また、図5は、同じく光スイッチの揺動体の製造
工程を示す断面図である。また、図6は、同じく光スイ
ッチのベース基板の製造工程を示す断面図である。
【0044】この実施形態の光スイッチは、可動電極1
6と、固定電極23の形成位置が第1の実施形態と異な
るものであり、他の構成要素は第1の実施形態のものと
実質的に同一であるので説明を省略する。また、同一部
材においては第1の実施形態と同一の番号を付す。
6と、固定電極23の形成位置が第1の実施形態と異な
るものであり、他の構成要素は第1の実施形態のものと
実質的に同一であるので説明を省略する。また、同一部
材においては第1の実施形態と同一の番号を付す。
【0045】可動電極16は、機能及び形状を第1の実
施形態と同じにするものの、形成位置が第1の実施形態
と異なるものである。その形成位置は、スイッチ板11
を設けた端部とは反対側の端部に同一平面上で連結する
ように一体形成されてはいるが、可動子12とは90°
の角度を有してスイッチ板11の立設方向と同方向に連
結されている。さらに、その表面には導電材料、例え
ば、金等が蒸着されている。
施形態と同じにするものの、形成位置が第1の実施形態
と異なるものである。その形成位置は、スイッチ板11
を設けた端部とは反対側の端部に同一平面上で連結する
ように一体形成されてはいるが、可動子12とは90°
の角度を有してスイッチ板11の立設方向と同方向に連
結されている。さらに、その表面には導電材料、例え
ば、金等が蒸着されている。
【0046】固定電極23は、可動電極16と同様、機
能及び形状を第1の実施形態と同じにするものの、形成
位置が第1の実施形態と異なるものである。その形成位
置は、ベース基板2の断面が台形状をした周縁部25,
25の側壁に可動電極16と対向するように形成されて
いる。
能及び形状を第1の実施形態と同じにするものの、形成
位置が第1の実施形態と異なるものである。その形成位
置は、ベース基板2の断面が台形状をした周縁部25,
25の側壁に可動電極16と対向するように形成されて
いる。
【0047】次に、その製造方法について図5及び図6
に基づき説明する。
に基づき説明する。
【0048】本実施形態の揺動体1の製造方法は、可動
電極16をSOI基板3の支持層3cに形成しているこ
とが第1の実施形態と異なる部分である。
電極16をSOI基板3の支持層3cに形成しているこ
とが第1の実施形態と異なる部分である。
【0049】まず、SOI基板3の活性層3aの表面に
有機感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術を
用いて可動子12、連結子14,14、アンカー15と
なる部位以外の有機感光性材料を除去した後、例えば、
プラズマエッチングを用いて活性層3aの露出部分を酸
化膜層3bに到達するまで異方性エッチングし、可動子
12と、連結子14,14とをアンカー15から分離形
成する(図5(a))。
有機感光性材料を塗布し、フォトリソグラフィー技術を
用いて可動子12、連結子14,14、アンカー15と
なる部位以外の有機感光性材料を除去した後、例えば、
プラズマエッチングを用いて活性層3aの露出部分を酸
化膜層3bに到達するまで異方性エッチングし、可動子
12と、連結子14,14とをアンカー15から分離形
成する(図5(a))。
【0050】次いで、有機感光性材料を除去後、支持層
3cの表面に感光性有機材料を塗布する。
3cの表面に感光性有機材料を塗布する。
【0051】そして、フォトリソグラフィー技術を用い
て可動電極16、スイッチ板11となる部位以外の有機
感光性材料を除去した後、例えば、プラズマエッチング
を用いて支持層3cの露出部分を酸化膜層3bを含めて
異方性エッチングし、可動電極16、スイッチ板11を
形成する(図5(b))。
て可動電極16、スイッチ板11となる部位以外の有機
感光性材料を除去した後、例えば、プラズマエッチング
を用いて支持層3cの露出部分を酸化膜層3bを含めて
異方性エッチングし、可動電極16、スイッチ板11を
形成する(図5(b))。
【0052】最後に、有機感光性材料を除去後、SOI
基板3全体に金を蒸着させて揺動体1を完成する。
基板3全体に金を蒸着させて揺動体1を完成する。
【0053】続いて、ベース基板2の製造方法は、ま
ず、半導体基板4の一方の表面にマスクとなる窒化膜5
を形成後、その表面に有機感光性材料を塗布する。
ず、半導体基板4の一方の表面にマスクとなる窒化膜5
を形成後、その表面に有機感光性材料を塗布する。
【0054】次いで、フォトリソグラフィー技術を用い
て周縁部25,25となる部位以外の有機感光性材料及
び窒化膜5を除去後、全体の有機感光性材料を除去し、
例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出部分
を異方性エッチングする(図6(a))。
て周縁部25,25となる部位以外の有機感光性材料及
び窒化膜5を除去後、全体の有機感光性材料を除去し、
例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出部分
を異方性エッチングする(図6(a))。
【0055】次いで、窒化膜5を一端除去してから再度
窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフォ
トリソグラフィー技術により周縁部25,25、上段部
21a、接合部24となる部位以外の有機感光性材料及
び窒化膜5を除去し、有機感光性材料を除去後、例え
ば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出部分を異
方性エッチングして上段部21a、接合部24を形成す
る(図6(b))。
窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフォ
トリソグラフィー技術により周縁部25,25、上段部
21a、接合部24となる部位以外の有機感光性材料及
び窒化膜5を除去し、有機感光性材料を除去後、例え
ば、KOH水溶液を用いて半導体基板4の露出部分を異
方性エッチングして上段部21a、接合部24を形成す
る(図6(b))。
【0056】次いで、窒化膜5を再度除去してから再再
度窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフ
ォトリソグラフィー技術により周縁部25,25、上段
部21a、下段部21b、ストッパ22となる部位以外
の有機感光性材料及び窒化膜5を除去し、有機感光性材
料を除去後、例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板
4の露出部分を異方性エッチングして周縁部25,2
5、下段部21b、ストッパ22を形成する(図6
(c))。
度窒化膜5を形成し、有機感光性材料を塗布した後にフ
ォトリソグラフィー技術により周縁部25,25、上段
部21a、下段部21b、ストッパ22となる部位以外
の有機感光性材料及び窒化膜5を除去し、有機感光性材
料を除去後、例えば、KOH水溶液を用いて半導体基板
4の露出部分を異方性エッチングして周縁部25,2
5、下段部21b、ストッパ22を形成する(図6
(c))。
【0057】そして、窒化膜5を再度除去してからアル
ミニウムを蒸着し、周縁部25,25の可動電極16と
相対する位置以外のアルミニウムをフォトリソグラフィ
ー技術を用いて除去することにより固定電極23を形成
してベース基板2を完成する(図6(d))。
ミニウムを蒸着し、周縁部25,25の可動電極16と
相対する位置以外のアルミニウムをフォトリソグラフィ
ー技術を用いて除去することにより固定電極23を形成
してベース基板2を完成する(図6(d))。
【0058】最後に、揺動体1及びベース基板2を、例
えば、金/クロム(Cr)等の接合材料にてアンカー1
5と接合部24を固着し、光スイッチを完成させる。
えば、金/クロム(Cr)等の接合材料にてアンカー1
5と接合部24を固着し、光スイッチを完成させる。
【0059】このようにして形成された光スイッチは、
第1の実施形態と略同様の動作をする。
第1の実施形態と略同様の動作をする。
【0060】以上説明した実施形態の光スイッチによる
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する梁体の連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13方
向に変位した位置に設け、その位置を支持部21により
支持して揺動体1の支点を設けているので、その力点と
なる可動電極16の変位量に対して作用点となるスイッ
チ板11の変位量を大きくすることができ、例えば、1
50μm程度の光束の比較的大きい光信号においてもそ
の通過或いは反射を制御することができる。また、可動
電極16を可動子12に対して90°の角度を有して設
けているので、同サイズの長さの可動子12を持つ第1
の実施形態の光スイッチと比較して小型化することがで
きる。また、ストッパ22を支持部21からスイッチ板
11方向のベース基板2上に設けて支持部21の下段部
21bと略同等の高さに形成しているので、スイッチ板
11がベース基板2方向に変位する際に、可動子12の
先端がベース基板2と衝突して損傷することを低減で
き、ストッパ22の高さを支持部21の上段部21aと
略同等にしたときと比較してスイッチ板11の下方向へ
の変位量を大きくすることができる。さらに、ストッパ
22の上面に突起22aを設けているので、分子間力に
よる可動子12とストッパ22とのスティッキングを低
減できる。
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する梁体の連結子
14,14を可動子12の中心位置から可動電極13方
向に変位した位置に設け、その位置を支持部21により
支持して揺動体1の支点を設けているので、その力点と
なる可動電極16の変位量に対して作用点となるスイッ
チ板11の変位量を大きくすることができ、例えば、1
50μm程度の光束の比較的大きい光信号においてもそ
の通過或いは反射を制御することができる。また、可動
電極16を可動子12に対して90°の角度を有して設
けているので、同サイズの長さの可動子12を持つ第1
の実施形態の光スイッチと比較して小型化することがで
きる。また、ストッパ22を支持部21からスイッチ板
11方向のベース基板2上に設けて支持部21の下段部
21bと略同等の高さに形成しているので、スイッチ板
11がベース基板2方向に変位する際に、可動子12の
先端がベース基板2と衝突して損傷することを低減で
き、ストッパ22の高さを支持部21の上段部21aと
略同等にしたときと比較してスイッチ板11の下方向へ
の変位量を大きくすることができる。さらに、ストッパ
22の上面に突起22aを設けているので、分子間力に
よる可動子12とストッパ22とのスティッキングを低
減できる。
【0061】なお、可動子12と可動電極16とがなす
角度は、90°に限定されるものではなく、制御する光
信号の光束の大きさに応じて、すなわち、スイッチ板1
1の変位量に応じて適宜設計できるものである。
角度は、90°に限定されるものではなく、制御する光
信号の光束の大きさに応じて、すなわち、スイッチ板1
1の変位量に応じて適宜設計できるものである。
【0062】また、本実施形態においては、揺動体1を
可動子12がベース基板2の周縁と略平行になるように
固着しているが、例えば、ベース基板2の支持部21や
ストッパ22を適所に配設して可動子12がベース基板
2の対角線と略平行になるように固着してもよい。
可動子12がベース基板2の周縁と略平行になるように
固着しているが、例えば、ベース基板2の支持部21や
ストッパ22を適所に配設して可動子12がベース基板
2の対角線と略平行になるように固着してもよい。
【0063】[第3の実施形態]図7は、本実施形態に
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はその断面図である。
係る光スイッチを示すものであり、(a)はその平面
図、(b)はその断面図である。
【0064】この実施形態の光スイッチは、連結子1
7,17と、可動電極13a,13bと、固定電極23
a,23bが第1の実施形態と異なるものであり、他の
構成要素は第1の実施形態のものと実質的に同一である
ので説明を省略する。また、同一部材においては第1の
実施形態と同一の番号を付す。
7,17と、可動電極13a,13bと、固定電極23
a,23bが第1の実施形態と異なるものであり、他の
構成要素は第1の実施形態のものと実質的に同一である
ので説明を省略する。また、同一部材においては第1の
実施形態と同一の番号を付す。
【0065】この連結子17,17は、機能や形成位置
においては第1の実施形態と同じであるが、形状が第1
の実施形態と異なるものである。その形状は、平面視に
おいて略四角形をなす梁体が突設方向に向かって矩形波
状に折れ曲がっている折れ曲がり構造体である。また、
このものは、可動子12や可動電極13a,13bと同
じ厚みで形成されており、可動子12の揺動方向(連結
子17,17においてはねじれ方向)に対して弾性を有
している。また、その表面には第1の実施形態と同様、
導電材料である金等が蒸着されている。
においては第1の実施形態と同じであるが、形状が第1
の実施形態と異なるものである。その形状は、平面視に
おいて略四角形をなす梁体が突設方向に向かって矩形波
状に折れ曲がっている折れ曲がり構造体である。また、
このものは、可動子12や可動電極13a,13bと同
じ厚みで形成されており、可動子12の揺動方向(連結
子17,17においてはねじれ方向)に対して弾性を有
している。また、その表面には第1の実施形態と同様、
導電材料である金等が蒸着されている。
【0066】可動電極13a,13bは、機能において
は第1の実施形態と同じであるが、その個数と形成位置
が第1の実施形態と異なるものである。本実施形態にお
いて、可動電極13a,13bは連結子17,17を挟
んで2個形成されており、第1の可動電極13aは可動
子12のスイッチ板11を設けた端部とは反対側の端部
に同一平面上で連結するように一体形成しており、第2
の可動電極13bは連結子17,17を軸として第1の
可動電極13aと略線対称になる位置に形成している。
さらに、その表面には導電材料、例えば、金等が蒸着さ
れている。
は第1の実施形態と同じであるが、その個数と形成位置
が第1の実施形態と異なるものである。本実施形態にお
いて、可動電極13a,13bは連結子17,17を挟
んで2個形成されており、第1の可動電極13aは可動
子12のスイッチ板11を設けた端部とは反対側の端部
に同一平面上で連結するように一体形成しており、第2
の可動電極13bは連結子17,17を軸として第1の
可動電極13aと略線対称になる位置に形成している。
さらに、その表面には導電材料、例えば、金等が蒸着さ
れている。
【0067】固定電極23a,23bは、機能において
は第1の実施形態と同じであるが、その個数と形成位置
が第1の実施形態と異なるものである。本実施形態にお
いては支持部21の下段部21bに第1の可動電極13
a及び第2の可動電極13bと対向するように2個形成
されている。
は第1の実施形態と同じであるが、その個数と形成位置
が第1の実施形態と異なるものである。本実施形態にお
いては支持部21の下段部21bに第1の可動電極13
a及び第2の可動電極13bと対向するように2個形成
されている。
【0068】次に、その製造方法についてであるが、基
本的に第1の実施形態とエッチング位置が変化しただけ
でその順番はほぼ同一であるので説明を省略する。
本的に第1の実施形態とエッチング位置が変化しただけ
でその順番はほぼ同一であるので説明を省略する。
【0069】以上説明した実施形態の光スイッチによる
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する連結子17,
17を可動子12の中心位置から可動電極13a,13
b方向に変位した位置に設け、その位置を支持部21に
より支持して揺動体1の支点を設けているので、その力
点となる可動電極13a,13bの変位量に対して作用
点となるスイッチ板11の変位量を大きくすることがで
き、例えば、150μm程度の光束の比較的大きい光信
号においてもその通過或いは反射を制御することができ
る。また、可動電極13a,13bを連結子17,17
を対称軸として略線対称になるように設けるとともに、
固定電極23a,23bを可動電極13a,13bと相
対するように下段部21b設けているので、スイッチ板
11の上下方向の変位を印加する電圧により制御でき、
重力方向に依存することなく光信号を制御できる。ま
た、連結子17,17を突出方向に矩形波状をなす折れ
曲がり構造にしているので、第1の実施形態の連結子1
4,14と比較して連結子17,17自体の長さが長く
なり、ねじれ方向のバネ定数が小さくなって、同じ静電
気力に対してスイッチ板11の変位量をさらに大きくす
ることができる。また、ストッパ22を支持部21から
スイッチ板11方向のベース基板2上に設けて下段部2
1bと略同等の高さに形成しているので、スイッチ板1
1がベース基板2方向に変位する際に、可動子12の先
端がベース基板2と衝突して損傷することを低減でき、
ストッパ22の高さを上段部21aと略同等にしたとき
と比較してスイッチ板11の下方向への変位量を大きく
することができる。さらに、ストッパ22の上面に突起
22aを設けているので、分子間力による可動子12と
ストッパ22とのスティッキングを低減できる。
と、揺動体1をねじれ方向に弾性支持する連結子17,
17を可動子12の中心位置から可動電極13a,13
b方向に変位した位置に設け、その位置を支持部21に
より支持して揺動体1の支点を設けているので、その力
点となる可動電極13a,13bの変位量に対して作用
点となるスイッチ板11の変位量を大きくすることがで
き、例えば、150μm程度の光束の比較的大きい光信
号においてもその通過或いは反射を制御することができ
る。また、可動電極13a,13bを連結子17,17
を対称軸として略線対称になるように設けるとともに、
固定電極23a,23bを可動電極13a,13bと相
対するように下段部21b設けているので、スイッチ板
11の上下方向の変位を印加する電圧により制御でき、
重力方向に依存することなく光信号を制御できる。ま
た、連結子17,17を突出方向に矩形波状をなす折れ
曲がり構造にしているので、第1の実施形態の連結子1
4,14と比較して連結子17,17自体の長さが長く
なり、ねじれ方向のバネ定数が小さくなって、同じ静電
気力に対してスイッチ板11の変位量をさらに大きくす
ることができる。また、ストッパ22を支持部21から
スイッチ板11方向のベース基板2上に設けて下段部2
1bと略同等の高さに形成しているので、スイッチ板1
1がベース基板2方向に変位する際に、可動子12の先
端がベース基板2と衝突して損傷することを低減でき、
ストッパ22の高さを上段部21aと略同等にしたとき
と比較してスイッチ板11の下方向への変位量を大きく
することができる。さらに、ストッパ22の上面に突起
22aを設けているので、分子間力による可動子12と
ストッパ22とのスティッキングを低減できる。
【0070】なお、揺動体1の重心は、支持部21上に
あることが望ましい。このように形成することにより、
ベース基板2を重力に対して直交するように設置したと
きに揺動体1がバランスし、スイッチ板11を変位させ
る際に必要な固定電極23a,23bに印加する電圧を
同じにすることができる。
あることが望ましい。このように形成することにより、
ベース基板2を重力に対して直交するように設置したと
きに揺動体1がバランスし、スイッチ板11を変位させ
る際に必要な固定電極23a,23bに印加する電圧を
同じにすることができる。
【0071】また、連結子17,17、可動電極13a
13b、固定電極23a,23bの組み合わせは、本実
施形態のものに限定されるものではなく、第1の実施形
態や第2の実施形態のものと適宜組み合わせて使用して
もよい。
13b、固定電極23a,23bの組み合わせは、本実
施形態のものに限定されるものではなく、第1の実施形
態や第2の実施形態のものと適宜組み合わせて使用して
もよい。
【0072】また、本実施形態においては、揺動体1を
可動子12がベース基板2の周縁と略平行になるように
固着しているが、例えば、ベース基板2の支持部21や
ストッパ22を適所に配設して可動子12がベース基板
2の対角線と略平行になるように固着してもよい。
可動子12がベース基板2の周縁と略平行になるように
固着しているが、例えば、ベース基板2の支持部21や
ストッパ22を適所に配設して可動子12がベース基板
2の対角線と略平行になるように固着してもよい。
【0073】以上、本発明を3つの実施形態について説
明したが、これら全ての光スイッチを光路に対してスイ
ッチ板11が45°の角度をなすように設置すれば、光
信号を通過或いは反射させてその出力先を選択できる光
スイッチとして機能する。また、光路に対してスイッチ
板11が90°の角度をなすように設置すれば、光信号
を通過或いは遮断する光スイッチとして機能させること
ができる。さらに、これらを複数用いてマトリクス状に
設置することにより、マルチプレクサのように使用する
ことができる。
明したが、これら全ての光スイッチを光路に対してスイ
ッチ板11が45°の角度をなすように設置すれば、光
信号を通過或いは反射させてその出力先を選択できる光
スイッチとして機能する。また、光路に対してスイッチ
板11が90°の角度をなすように設置すれば、光信号
を通過或いは遮断する光スイッチとして機能させること
ができる。さらに、これらを複数用いてマトリクス状に
設置することにより、マルチプレクサのように使用する
ことができる。
【0074】
【発明の効果】請求項1に係る発明の光スイッチは、ス
イッチ板を備えた可動子と可動電極を有して連結子のね
じれ方向に揺動する揺動体を、可動子の中心位置から可
動電極側にずらした位置でベース基板上に支持している
ので、スイッチ板の変位量が可動電極の変位量より大き
くなり、光束の比較的大きい光信号を光スイッチ内に導
入してもその光信号の通過或いは遮断を確実に制御する
ことができる。
イッチ板を備えた可動子と可動電極を有して連結子のね
じれ方向に揺動する揺動体を、可動子の中心位置から可
動電極側にずらした位置でベース基板上に支持している
ので、スイッチ板の変位量が可動電極の変位量より大き
くなり、光束の比較的大きい光信号を光スイッチ内に導
入してもその光信号の通過或いは遮断を確実に制御する
ことができる。
【0075】請求項2に係る発明の光スイッチは、請求
項1記載の効果に加えて、可動電極を可動子に対して所
定の角度をなすように設けるとともに、その可動電極と
相対するように固定電極をベース基板に配設しているの
で、同サイズの長さの可動子を持つ光スイッチと比較し
て小型化することができる。
項1記載の効果に加えて、可動電極を可動子に対して所
定の角度をなすように設けるとともに、その可動電極と
相対するように固定電極をベース基板に配設しているの
で、同サイズの長さの可動子を持つ光スイッチと比較し
て小型化することができる。
【0076】請求項3に係る発明の光スイッチは、請求
項1又は2記載の効果に加えて、固定電極は、支持部を
挟むようにベース基板上に設けるとともに、前記可動電
極を固定電極と相対するように可動子に設けているの
で、スイッチ板の変位を印加する電圧により制御でき、
重力方向に依存することなく光信号を制御できる。
項1又は2記載の効果に加えて、固定電極は、支持部を
挟むようにベース基板上に設けるとともに、前記可動電
極を固定電極と相対するように可動子に設けているの
で、スイッチ板の変位を印加する電圧により制御でき、
重力方向に依存することなく光信号を制御できる。
【0077】請求項4に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至3いずれかに記載の効果に加えて、連結子は、
突出方向に矩形波状をなす折れ曲がり構造であるので、
直線状の梁体をなす連結子と比較してそれ自身の長さが
長くなり、ねじれ方向のバネ定数が小さくなって、同じ
静電気力に対して可動子の変位量をさらに大きくするこ
とができる。
項1乃至3いずれかに記載の効果に加えて、連結子は、
突出方向に矩形波状をなす折れ曲がり構造であるので、
直線状の梁体をなす連結子と比較してそれ自身の長さが
長くなり、ねじれ方向のバネ定数が小さくなって、同じ
静電気力に対して可動子の変位量をさらに大きくするこ
とができる。
【0078】請求項5に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至4いずれかに記載の効果に加えて、ベース基板
は、揺動体の支持位置からスイッチ板方向にある可動子
と相対する位置に可動子の変位を停止させるストッパを
設けているので、スイッチ板がベース基板方向に変位す
る際に、可動子の先端がベース基板と衝突して損傷する
ことを低減できる。
項1乃至4いずれかに記載の効果に加えて、ベース基板
は、揺動体の支持位置からスイッチ板方向にある可動子
と相対する位置に可動子の変位を停止させるストッパを
設けているので、スイッチ板がベース基板方向に変位す
る際に、可動子の先端がベース基板と衝突して損傷する
ことを低減できる。
【0079】請求項6に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至5いずれかに記載の効果に加えて、ストッパ
は、その可動子との接触面に突起を有し、ストッパと可
動子との接触を点接触又は線接触にしたので、分子間力
による可動子とストッパとのスティッキングを低減でき
る。
項1乃至5いずれかに記載の効果に加えて、ストッパ
は、その可動子との接触面に突起を有し、ストッパと可
動子との接触を点接触又は線接触にしたので、分子間力
による可動子とストッパとのスティッキングを低減でき
る。
【0080】請求項7に係る発明の光スイッチは、請求
項1乃至6いずれかに記載の効果に加えて、ストッパ
は、支持部と可動子との接触位置より低い位置で可動子
と接触するように形成されているので、ストッパの高さ
を支持部と略同等にしたときと比較してスイッチ板の変
位量を大きくすることができる。
項1乃至6いずれかに記載の効果に加えて、ストッパ
は、支持部と可動子との接触位置より低い位置で可動子
と接触するように形成されているので、ストッパの高さ
を支持部と略同等にしたときと比較してスイッチ板の変
位量を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施形態に係る光スイッチを
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はA−A
線に沿って切断したときの断面図である。
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はA−A
線に沿って切断したときの断面図である。
【図2】 本発明の第1の実施形態に係る光スイッチの
揺動体の製造工程を示す断面図である。
揺動体の製造工程を示す断面図である。
【図3】 本発明の第1の実施形態に係る光スイッチの
ベース基板の製造工程を示す断面図である。
ベース基板の製造工程を示す断面図である。
【図4】 本発明の第2の実施形態に係る光スイッチを
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はA−A
線に沿って切断したときの断面図である。
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はA−A
線に沿って切断したときの断面図である。
【図5】 本発明の第2の実施形態に係る光スイッチの
揺動体の製造工程を示す断面図である。
揺動体の製造工程を示す断面図である。
【図6】 本発明の第2の実施形態に係る光スイッチの
ベース基板の製造工程を示す断面図である。
ベース基板の製造工程を示す断面図である。
【図7】 本発明の第3の実施形態に係る光スイッチを
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はその断
面図である。
示すものであり、(a)はその平面図、(b)はその断
面図である。
【図8】 従来の光スイッチを示すものであり、(a)
はその平面図、(b)はA−A線に沿って切断したとき
の断面図である。
はその平面図、(b)はA−A線に沿って切断したとき
の断面図である。
1 揺動体
11 スイッチ板
12 可動子
13 可動電極
13a 可動電極
13b 可動電極
14 連結子
16 可動電極
17 連結子
2 ベース基板
21 支持部
22 ストッパ
22a 突起
23 固定電極
23a 固定電極
23b 固定電極
フロントページの続き
(72)発明者 宮島 久和
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 荻原 淳
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
(72)発明者 平田 勝弘
大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株
式会社内
Fターム(参考) 2H041 AA04 AA14 AB02 AB13 AC06
AZ02 AZ08
Claims (7)
- 【請求項1】 少なくとも可動子の一端に可動電極を有
し、他端に光を遮断するスイッチ板を設けるとともに、
可動子から突出してねじれ方向に弾性を有する連結子と
それに一体形成されたアンカーとを備えた揺動体と、 可動子の連結子を設けた部位に当接して揺動体を支持す
る支持部を有し、可動電極と相対する位置に固定電極を
備えたベース基板と、から構成され、 前記連結子を可動子の長手方向における中心位置から可
動電極側にずらした位置に設け、可動電極と固定電極と
の間の静電気力によりスイッチ板を変位させることを特
徴とする光スイッチ。 - 【請求項2】 前記可動電極を可動子に対して所定の角
度をなすように設けるとともに、その可動電極と相対す
るように固定電極をベース基板に配設した請求項1記載
の光スイッチ。 - 【請求項3】 前記固定電極は、支持部を挟むようにベ
ース基板上に設けるとともに、前記可動電極を固定電極
と相対するように可動子に設けた請求項1又は2記載の
光スイッチ。 - 【請求項4】 前記連結子は、突出方向に矩形波状をな
す折れ曲がり構造である請求項1乃至3いずれかに記載
の光スイッチ。 - 【請求項5】 前記ベース基板は、揺動体の支持位置か
らスイッチ板方向にある可動子と相対する位置に可動子
の変位を停止させるストッパを設けた請求項1乃至4い
ずれかに記載の光スイッチ。 - 【請求項6】 前記ストッパは、その可動子との接触面
に突起を有し、ストッパと可動子との接触を点接触又は
線接触にした請求項1乃至5いずれかに記載の光スイッ
チ。 - 【請求項7】 前記ストッパは、支持部と可動子との接
触位置より低い位置で可動子と接触するように形成され
ている請求項1乃至6いずれかに記載の光スイッチ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002121434A JP2003315698A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 光スイッチ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002121434A JP2003315698A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 光スイッチ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003315698A true JP2003315698A (ja) | 2003-11-06 |
Family
ID=29537372
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002121434A Pending JP2003315698A (ja) | 2002-04-23 | 2002-04-23 | 光スイッチ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003315698A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012030333A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Canon Inc | ホルダ部とデバイス部を有する構造体及びその固定方法 |
WO2022201459A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | 株式会社日立ハイテク | 光フィルタリングデバイス、光フィルタリングデバイスの制御方法、memsシャッタ |
-
2002
- 2002-04-23 JP JP2002121434A patent/JP2003315698A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012030333A (ja) * | 2010-08-02 | 2012-02-16 | Canon Inc | ホルダ部とデバイス部を有する構造体及びその固定方法 |
WO2022201459A1 (ja) * | 2021-03-25 | 2022-09-29 | 株式会社日立ハイテク | 光フィルタリングデバイス、光フィルタリングデバイスの制御方法、memsシャッタ |
JP7515007B2 (ja) | 2021-03-25 | 2024-07-11 | 株式会社日立ハイテク | 光フィルタリングデバイス、光フィルタリングデバイスの制御方法、memsシャッタ |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7505646B2 (en) | Optical switch and optical switch array | |
US8179582B2 (en) | Micro electro mechanical device having an opening between a fixing portion and a torsion bar | |
JP5049904B2 (ja) | 可動構造体及びそれを用いた光走査ミラー | |
JP2003057575A (ja) | マイクロミラー装置およびその製造方法 | |
US20030210853A1 (en) | Optical switch | |
US8054523B2 (en) | Optical reflection device | |
US7105902B2 (en) | Optical device having movable portion and method for manufacturing the same | |
JP2001042233A (ja) | 光スイッチ | |
JP2003315698A (ja) | 光スイッチ | |
JP3577693B2 (ja) | 微小可動デバイスおよびその製造方法 | |
US6993218B2 (en) | Optical switch and optical switch array | |
US20030210453A1 (en) | Optical device and a movable mirror driving method | |
US6490073B2 (en) | Microactuator for optical switching and method for fabricating the same | |
JP2008039867A (ja) | マイクロミラー、マイクロミラーアレイおよびそれを用いた光スイッチ | |
JP2008292703A (ja) | 可動構造体、同構造体を用いた光走査ミラー素子、及び可動構造体の製造方法 | |
JP2006340531A (ja) | アクチュエータ | |
KR100559079B1 (ko) | 광스위치 및 그 구동 방법 | |
JP2013078206A (ja) | 櫛歯型アクチュエータ | |
US7039268B2 (en) | Optical device | |
JP2009075209A (ja) | ミラーデバイス並びにそれを用いた光部品および光スイッチ | |
JP4177051B2 (ja) | 可変光減衰器及び光部品 | |
JP2007121464A (ja) | チルトミラー素子及びその駆動方法 | |
JP5277977B2 (ja) | 光学装置 | |
US20150355458A1 (en) | Micro-machined optical mirror switch | |
JP2000352676A (ja) | 光スイッチ |