JP2005245135A - プレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルとの間にある絶縁層部形成時に発生するピンホールによる第１、２層目駆動コイル間のショートによる抵抗値不良（短絡発生）を回避する。
【解決手段】 平板状の可動板と、該可動板を回転可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に該可動板の周縁に沿って形成された駆動コイルと、前記トーションバーの軸方向と直交する方向で前記可動板の外方部位に配置された一対の静磁界発生手段とを有するプレーナ型電磁アクチュエータであって、前記駆動コイルは絶縁層部を介して積層されており、前記絶縁層部に発生したピンホール直下の駆動コイルの一部が除去されているプレーナ型電磁アクチュエータとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、可動板に備えた駆動コイルに発生する電磁力によりトーションバーに軸支された可動板を回動するプレーナ型電磁アクチュエータ及びその製造方法に関するものである。

従来のプレーナ型電磁アクチュエータは、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固定部を一体的に形成し、さらに前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に静磁界を作用させる静磁界発生手段、例えば永久磁石を設けて構成されている。（例えば特許文献１参照。）

このように構成したプレーナ型電磁アクチュエータの駆動コイルに電流を供給すると、前記静磁界発生手段により発生する静磁場が、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、前記可動板と前記トーションバーを中心に回動させる。この時、前記トーションバーと前記可動板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。

図３は従来のプレーナ型電磁アクチュエータを示した図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。可動板７、駆動コイル８、永久磁石９である。図４は駆動コイルの製造工程を示した断面図である。以下、図４により駆動コイルの製造工程について説明する。
（Ａ）可動板７上に良電導性の金属薄膜１０を形成する。なお、図示しないが、可動板７が導電性のある材料の場合、可動板７と金属薄膜１０の間に絶縁層を形成する。
（Ｂ）金属薄膜１０をフォトリソグラフィにより第１層目駆動コイル１１化する。
（Ｃ）駆動コイル１１上に絶縁層部１２を形成する。絶縁層部１２は感光性ポリイミドを用いフォトリソグラフィにて形成している。その後、３５０℃の温度で約１時間程度熱処理を行うことにより、最終膜厚２μｍ前後になるよう形成している。
（Ｄ）続いて、絶縁層部１２上に良電導性の金属薄膜１３を形成する。
（Ｅ）金属薄膜１３をフォトリソグラフィにより第２層目駆動コイル１４化する。

従来技術における、プレーナ型電磁アクチュエータにおいては、第１層目駆動コイルのコンタクト部１１ａと第２層目駆動コイルのコンタクト部１４ａでコンタクトして２層の駆動コイルを一つの駆動コイル８にし、駆動コイル８の巻き数を２倍にすることで駆動力を確保している。

第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルをコンタクトする為に、絶縁層部を形成しても第１層目駆動コイルのコンタクト部は露出させている。しかし、第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルは、コンタクト部以外では絶縁されていなければならない。
特許公報第２７２２３１４号

しかし、駆動コイルが第１層目駆動コイルのコンタクト部以外が露出している状態で第２層目駆動コイルを形成してしまうと、第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルがコンタクト部以外でショートしてしまい、駆動コイルの実質上の巻き数が少なくなり、駆動コイルに発生するローレンツ力が低下してしまう。

前記第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルのショートの原因は、製造工程にある。すなわち、第１層目駆動コイル形成後、駆動コイル上面に絶縁層部を形成し、その上層に第２層目駆動コイルを形成する。前記絶縁層部は、感光性ポリイミドをフォトリソグラフィにて形成するが、形成時の微小な異物の混入によりピンホールが発生する。また、フォトリソグラフィ後、前記感光性ポリイミドを３５０℃にて約１時間程度の熱処理を行うがその際に、前記絶縁層部パターン内の前記感光性ポリイミド内の気泡が熱処理時の加熱により破裂することでピンホールが発生することがある。該ピンホールが第１層目コイル上の絶縁層部に発生すると、第２層目駆動コイルを形成した際に、第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルがショートしてしまうという問題がある。

本発明は、第１層目駆動コイルと第２層目駆動コイルとの間にある絶縁層部形成時に発生するピンホールによる第１、２層目駆動コイル間のショートによる抵抗値不良（短絡発生）を回避することを目的とする。

平板状の可動板と、該可動板を回転可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に該可動板の周縁に沿って形成された駆動コイルと、前記トーションバーの軸方向と直交する方向で前記可動板の外方部位に配置された一対の静磁界発生手段とを有するプレーナ型電磁アクチュエータであって、前記駆動コイルは絶縁層部を介して積層されており、前記絶縁層部に発生したピンホール直下の駆動コイルの一部が除去されているプレーナ型電磁アクチュエータとする。

前記駆動コイルの除去部は、前記絶縁層部に発生したピンホールの孔径よりも大きく除去されているプレーナ型電磁アクチュエータとする。

前記プレーナ型電磁アクチュエータの製造方法であって、少なくとも、可動板に下層駆動コイルを形成する工程と、前記下層駆動コイル上に絶縁層部を形成する工程と、前記絶縁層部に発生するピンホールを介して、該ピンホール直下の前記下層駆動コイルの一部を等方性エッチングにより除去する工程と、前記絶縁層部上に上層駆動コイルを形成する工程と、を有するプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法とする。

本発明によれば、製造工程時に発生するピンホールが原因となり生ずる、下層駆動コイルと上層駆動コイルとのショートを削減できる。

さらに、本発明によれば、等方性エッチングによりピンホールの孔径より前記第１層目駆動コイルのエッチング部分の孔径が大きくなるため、第２層目駆動コイル形成時の良電導性金属薄膜形成の際に前記ピンホールを介して第１層目駆動コイルと、第２層目駆動コイルとがショートすることを防ぐことができる。

絶縁層部に発生したピンホール直下の駆動コイルの一部をエッチング除去し、下層駆動コイルと上層駆動コイルとのショートを防止する。

本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。ただし、従来技術と同様部分については詳細な説明を省略する。図１は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータを示した図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図である。尚、図１に示す本発明のプレーナ型電磁アクチュエータは、駆動コイル部が２層構造のものである。可動板１には金属薄膜で第１層目駆動コイル２が形成され、さらに絶縁層部３を介して第２層目駆動コイル４が形成されている。２ａは第１層目駆動コイル２のコンタクト部で、４ａは第２層目駆動コイル４のコンタクト部である。前記コンタクト部２ａ、４ａは、第１層目駆動コイル２と第２層目駆動コイル４間を電気的に接続している。３ａは絶縁層部３を形成した際に発生したピンホールで、前記ピンホール３ａ直下の第１層目駆動コイル２の一部は除去されている（第１層目駆動コイル除去部２ｂ）。該第１層目駆動コイル除去部２ｂは、前記絶縁層部３上のピンホール３ａの孔径より大きく除去されている。前記絶縁層部３上のピンホール３ａは外観検査時に発見困難である微小なピンホールであり、前記第１層目駆動コイル２の幅より十分に小さいものである。

図２は本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程毎の断面図である。図２により本発明の駆動コイルの製造工程について説明する。
（Ａ）可動板１上に第１層目駆動コイル２を形成する。図に示してないが、良電導性の金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより第１層目駆動コイル２化する。この時、コンタクト部２ａも同時に形成される。なお、図示しないが、可動板１が導電性のある材料の場合、可動板１と金属薄膜の間に絶縁層を形成する。
（Ｂ）第１層目駆動コイル２上に感光性ポリイミドにより絶縁層部３を形成する。
（Ｃ）コンタクト部２ａをレジスト膜６で保護する。
（Ｄ）絶縁層部３形成後、絶縁層部３上に発生したピンホール３ａを介して、該ピンホール３ａ直下の第１層目駆動コイル２のエッチングを行う。この時、エッチング方法は等方性エッチングで行う。これにより、等方性エッチングの特徴であるサイドエッチングによって、前記絶縁層部３上のピンホール直下の前記第１層目駆動コイル除去部２ｂは、前記絶縁層部３上のピンホール３ａの孔径より大きいものとなる。
（Ｅ）第１層目駆動コイルコンタクト部２ａを保護するレジスト膜６を剥離する。
（Ｆ）絶縁層部３上に第２層目駆動コイル４を形成する。図に示してないが、良電導性の金属薄膜を形成し、フォトリソグラフィにより第２層目駆動コイル４化する。この時、コンタクト部４ａも同時に形成される。

本発明によれば、前記絶縁層部上に発生するピンホールが、外観検査時に発見困難である微小なピンホールであっても、ピンホール直下の第１層目駆動コイルの一部はエッチングされ、ピンホール直下には駆動コイルが無い状態となるので、第一層目、第２層目の駆動コイル間の短絡を防止できるものである。また、実際にエッチング除去される部分は、駆動コイルのコイル幅より十分に小さいものであるため、エッチングによる抵抗値への影響は少ない。

前記例では２層構造のコイルの為、第１層、第２層で説明したが３層以上でも同様である。

本発明のプレーナ型電磁アクチュエータを示した図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図 本発明のプレーナ型電磁アクチュエータの製造工程毎の断面図 従来のプレーナ型電磁アクチュエータを示した図で、（Ａ）は上面図、（Ｂ）はＡ−Ａ’断面図 従来の駆動コイルの製造工程を示した断面図

符号の説明

１ 可動板
２ 第１層目駆動コイル
２ａ コンタクト部
２ｂ 第１層目駆動コイル除去部
３ 絶縁層部
３ａ ピンホール
４ 第２層目駆動コイル
４ａ コンタクト部
６ レジスト膜
７ 可動板
８ 駆動コイル
９ 永久磁石
１０ 良電導性の金属薄膜
１１ 第１層目駆動コイル
１２ 絶縁層部
１３ 良電導性の金属薄膜
１４ 第２層目駆動コイル

Claims (3)

1. 平板状の可動板と、該可動板を回転可能に軸支する一対のトーションバーと、前記可動板の少なくとも一方の面に該可動板の周縁に沿って形成された駆動コイルと、前記トーションバーの軸方向と直交する方向で前記可動板の外方部位に配置された一対の静磁界発生手段とを有するプレーナ型電磁アクチュエータであって、前記駆動コイルは絶縁層部を介して積層されており、前記絶縁層部に発生したピンホール直下の駆動コイルの一部が除去されていることを特徴とするプレーナ型電磁アクチュエータ。
2. 前記駆動コイルの除去部は、前記絶縁層部に発生したピンホールの孔径よりも大きく除去されていることを特徴とする請求項１記載のプレーナ型電磁アクチュエータ。
3. 少なくとも、可動板に下層駆動コイルを形成する工程と、前記下層駆動コイル上に絶縁層部を形成する工程と、前記絶縁層部に発生するピンホールを介して、該ピンホール直下の前記下層駆動コイルの一部を等方性エッチングにより除去する工程と、前記絶縁層部上に上層駆動コイルを形成する工程と、を有することを特徴とする請求項１記載のプレーナ型電磁アクチュエータの製造方法。
   

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