JP2009180905A - マイクロミラーデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】第一の部材と第二の部材のギャップ量の変動が抑制された、所望の熱信頼性が確保されたマイクロミラーデバイスを提供する。
【解決手段】マイクロミラーデバイス１００は、マイクロミラーチップ１１０と、電極基板１３０と、スペーサ１５０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを接合するハンダ１７０とを有している。スペーサ１５０は、マイクロミラーチップ１１０に面接触する上側平面１５０ａと、電極基板１３０に面接触する下側平面１５０ｂとを有し、両者は互いに平行である。スペーサ１５０は、ハンダ１７２を収容する一つの位置決め用貫通穴１５２と、ハンダ１７４を収容する複数の貫通穴１５４，１５６，１５８とを有している。位置決め用貫通穴１５２はハンダ１７２のＸＹ方向の移動を拘束する。貫通穴１５４，１５６，１５８はハンダ１７４のＸＹ方向の移動を許容する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロミラーデバイスに関する。

例えば特開２００５−３１６０４３号公報は、第一の部材であるマイクロミラーチップと第二の部材である電極基板とがハンダバンプによって接合されたマイクロミラーデバイスを開示している。このマイクロミラーデバイスでは、ハンダバンプの支持荷重に応答した熱溶融時の変形量を制御することによってマイクロミラーチップと電極基板の間の距離を所望の距離に調整している。
特開２００５−３１６０４３号公報

上述したマイクロミラーチップは可動ミラー部を有し、可動ミラー部はヒンジに介してミラー支持部に接続されている。ミラー支持部はハンダバンプによって電極基板と局所的に固定されている。そのため、可動ミラー部がヒンジを中心に可動する際にミラー支持部が剛性不足のために変形してマイクロミラーチップと電極基板のギャップ量が不所望に変動する「ミラー可動不良」が発生することがある。その結果、マイクロデバイスは、所望のミラー駆動特性を得られないことがある。

この不具合の解決策として、例えば、ミラー支持部の剛性不足を補うためにミラー支持部と電極基板とを全周にわたって接合部材で固定する方法、ミラー支持部と電極基板との間の空間にスペーサを新たに設けてスペーサによってミラー支持部と電極基板とを大面積で支持するとともに拘束する方法などが考えられる。

しかし、スペーサによってミラー支持部と電極基板とを大面積で支持するとともに拘束する構造では、ミラー支持部と電極基板の線膨張係数とスペーサの線膨張係数との違いにより、所望の熱信頼性が得られない可能性がある。特に、大面積のマイクロミラーチップでは、加工や精度上の理由から、スペーサの材質にミラー支持部や電極基板と同じ線膨張係数を持つ材質を選定できないことがある。

本発明は、これらの事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、第一の部材と第二の部材のギャップ量の変動が抑制された、所望の熱信頼性が確保されたマイクロミラーデバイスを提供することである。

本発明によるマイクロミラーデバイスは、第一の部材と、第二の部材と、第一の部材と第二の部材とを接合する接合部材と、第一の部材と第二の部材との間に配置されたスペーサとを有している。スペーサは、第一の部材に面接触する第一の面と、第二の部材に面接触する第二の面とを有し、第一の面と第二の面は互いに平行である。スペーサは、接合部材を収容する複数の貫通穴を有している。これらの貫通穴は、第一の面と第二の面の間に延びており、少なくとも一つの第一の貫通穴と、複数の第二の貫通穴とを含んでいる。接合部材は、第一の貫通穴に収容された第一の接合部材と、第二の貫通穴に収容された第二の接合部材とを含んでいる。第一の貫通穴は、第一と第二の面に平行な方向に関する第一の接合部材の移動を拘束する。一方、第二の貫通穴は、第一と第二の面に平行な少なくとも一方向に関する第二の接合部材の移動を許容する。

本発明によれば、第一の部材と第二の部材のギャップ量の変動が抑制された、所望の熱信頼性が確保されたマイクロミラーデバイスが提供される。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

＜第一実施形態＞
本発明の第一実施形態によるマイクロミラーデバイスについて図１〜図５を参照して説明する。図１は、本実施形態によるマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。図２は、図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は、図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図４は、図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図５は、図１に示すスペーサとハンダの上面図である。続く説明では、図１に示すように直交座標系を設定するとともに、便宜上、図１に示した直交座標系の＋Ｚ方向を上方、−Ｚ方向を下方とする。

マイクロミラーデバイス１００は、第一の部材であるマイクロミラーチップ１１０と、第二の部材である電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されたスペーサ１５０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを機械的および電気的に接合する接合部材であるハンダ１７０とを有している。

マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とスペーサ１５０の互いに向かい合う面は平面であり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とスペーサ１５０は互いに面接触している。

スペーサ１５０は、マイクロミラーチップ１１０の下面１１０ａに面接触する第一の面である上側平面１５０ａと、電極基板１３０の上面１３０ａに面接触する第二の面である下側平面１５０ｂとを有し、上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂは互いに平行である。上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂの間隔は均一であり、場所によらず一定である。つまり、スペーサ１５０は均一な厚みを有している。

またスペーサ１５０は、ハンダ１７０を収容する複数の貫通穴１５２，１５４，１５６，１５８を有している。複数の貫通穴１５２，１５４，１５６，１５８は、スペーサ１５０を貫通し、上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂの間に延びている。

マイクロミラーチップ１１０は、二列に整列した複数の開口部１２８を有するミラー支持部１２４と、開口部１２８の内側にそれぞれ位置する可動ミラー部１２２と、可動ミラー部１２２のおのおのとミラー支持部１２４とを接続しているヒンジ部１２６とを有している。マイクロミラーチップ１１０は、例えば、Ｓｉ基板から作製される。

電極基板１３０は、可動ミラー部１２２をそれぞれ静電駆動するための複数の駆動電極１４２と、駆動電極１４２との電気的接続のための配線とを有している。電極基板１３０は、例えば、マイクロミラーチップ１１０と同様にＳｉから作製される。

マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２とがそれぞれに対向するように配置される。可動ミラー部１２２は、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２との間に発生する静電引力によって、ヒンジ部１２６を軸として傾斜する。

スペーサ１５０は、可動ミラー部１２２がヒンジ部１２６を軸として傾斜したときに可動ミラー部１２２との接触を避けるための二つの開口１６２を有している。各開口１６２は、マイクロミラーチップ１１０の各列の複数の開口部１２８を一つにした形状を有している。従って、スペーサ１５０は、マイクロミラーチップ１１０のミラー支持部１２４とほぼ同様の形状をしている。

スペーサ１５０は、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２との距離（ギャップ量）に対応した均一な厚みを有している。この距離（ギャップ量）は、駆動電圧や可動ミラー部１２２に要求される傾斜角度などの諸条件から決定される。この距離（ギャップ量）は、これに限らないが、例えば１００μｍ程度である。

駆動電極１４２に電圧が印加されると、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２の間に静電引力が発生する。可動ミラー部１２２は、この静電引力によってヒンジ部１２６を軸として傾斜する。その際、可動ミラー部１２２の傾斜によりヒンジ部１２６がねじれるため、ミラー支持部１２４に応力が発生する。つまり、可動ミラー部１２２が傾斜することにより、ミラー支持部１２４はヒンジ部１２６を介して力を受ける。しかし、スペーサ１５０の貫通穴１５２，１５４，１５６，１５８を介してミラー支持部１２４と電極基板１３０とを接合しているハンダ１７０と、ミラー支持部１２４と電極基板１３０との間に挟持されているスペーサ１５０とによって、ミラー支持部１２４の上下方向（Ｚ方向）の変形が拘束されている。この構造により、可動ミラー部１２２を駆動したときも、ギャップ量の変動が抑制されている。

可動ミラー部１２２を駆動するにあたり、所望の傾斜角度を高精度に得るためには、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２との距離には非常に高い精度が求められる。そのため、可動ミラー部１２２と駆動電極１４２との距離に最も大きな影響を与えるスペーサ１５０の厚みについても高い精度が要求される。例えば、その精度は１００±１μｍ以下であり、その精度のスペーサ１５０を製作することが可能な材質が限定される。

第一の候補としてＳｉが考えられるが、Ｓｉは半導体であるため、本実施形態のような静電力が発生するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に設置すると、その静電力の分布および可動ミラー部１２２の挙動に影響を与える可能性があるため、使用できない。

第二の候補として各種ガラス材料が考えられる。ガラス材料は絶縁体であり、研磨工程により高い厚み精度を得ることができる。しかし、スペーサ１５０の材質をガラス材料にすると、マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０がＳｉであるため、マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０とスペーサ１５０との線膨張係数が異なることになる。この線膨張係数の違いにより、温度変化があった場合に、マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０の熱膨張または収縮量と、スペーサ１５０の熱膨張または収縮量とに差が生じ、その結果、ハンダ接合部に応力が生じるため十分な熱信頼性を得ることができなくなってしまう。

この課題に対し、本発明ではスペーサ１５０に設ける貫通穴の形状を工夫することにより、マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０とスペーサ１５０との線膨張係数が異なる場合でも、十分な熱信頼性を得ることができる構造を提供する。以下にスペーサ１５０の貫通穴について説明する。

スペーサ１５０に形成された貫通穴１５２，１５４，１５６，１５８は、スペーサ１５０の中央付近に位置する一つの位置決め用貫通穴１５２と、それ以外の複数の貫通穴１５４，１５６，１５８とを含んでいる。またハンダ１７０は、位置決め用貫通穴１５２に収容されたハンダ１７２と、貫通穴１５４，１５６，１５８に収容されたハンダ１７４とを含んでいる。

ハンダ１７２は、位置決め用貫通穴１５２に隙間なく充てんされている。言い換えれば、ハンダ１７２は、位置決め用貫通穴１５２に嵌合している。このため、位置決め用貫通穴１５２は、スペーサ１５０の上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂに平行な方向に関するハンダ１７２の移動を拘束する。これにより、位置決め用貫通穴１５２の周辺部においては、スペーサ１５０の上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂに平行な方向に関する、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の並進移動が拘束されている。すなわち、位置決め用貫通穴１５２の周辺部においては、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のＸＹ方向の移動が拘束されている。

さらに、位置決め用貫通穴１５２は円形でない断面形状を有している。位置決め用貫通穴１５２は、これに限らないが、例えばほぼ楕円の断面形状を有している。位置決め用貫通穴１５２の断面形状は円形でさえなければよく、もちろん、多角形やほかの任意の形であってもよい。これにより、位置決め用貫通穴１５２の周辺部においては、スペーサ１５０の上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂに平行な平面内における、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の回転移動の移動が拘束されている。すなわち、位置決め用貫通穴１５２の周辺部においては、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のθ方向の移動が拘束されている。

結局、位置決め用貫通穴１５２の周辺部においては、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のＸＹθ方向の移動が拘束されている。

一方、ハンダ１７４は、貫通穴１５４，１５６，１５８に隙間を置いて収容されている。つまり、貫通穴１５４，１５６，１５８はいずれもそれらの中に収容するハンダ１７４の容積よりも大きい容積を有している。言い換えれば、貫通穴１５４，１５６，１５８はいずれもハンダ１７４の径よりも大きい径を有している。このため、貫通穴１５４，１５６，１５８は、スペーサ１５０の上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂに平行な任意の方向に関するハンダ１７４の移動を許容する。これにより、貫通穴１５４，１５６，１５８の周辺部においては、スペーサ１５０の上側平面１５０ａと下側平面１５０ｂに平行な方向に関する、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の並進移動が許容されている。すなわち、貫通穴１５４，１５６，１５８の周辺部においては、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のＸＹ方向の移動が許容されている。

貫通穴１５４，１５６，１５８は、貫通穴１５４が位置決め用貫通穴１５２から最も近くに位置し、次に貫通穴１５６が位置決め用貫通穴１５２から近くに位置し、貫通穴１５８が位置決め用貫通穴１５２から最も遠くに位置している。貫通穴１５４，１５６，１５８は、それぞれ、位置決め用貫通穴１５２の中心に対して点対称に配置されている。正確には、二つの貫通穴１５４は位置決め用貫通穴１５２の中心に対して点対称に位置し、また六つの貫通穴１５６，１５８のうちの特定の二つがそれぞれ位置決め用貫通穴１５２の中心に対して点対称に位置している。

位置決め用貫通穴１５２の中心に対して点対称に配置された貫通穴１５４，１５６，１５８の二つは同一の断面形状をしている。例えば、貫通穴１５４，１５６，１５８はいずれも円形の断面形状を有している。貫通穴１５４，１５６，１５８は隙間を置いてハンダ１７４を収容しさえすればよく、貫通穴１５４，１５６，１５８の断面はどのような形状を有していてもよい。

また貫通穴１５４，１５６，１５８は、位置決め用貫通穴１５２から離れるにつれて大きい容積、言い換えれば大きい径を有している。すなわち、貫通穴１５６は貫通穴１５４よりも大きい径を有し、貫通穴１５８は貫通穴１５６よりも大きい径を有している。このため、貫通穴１５６とハンダ１７４の隙間は貫通穴１５４とハンダ１７４の隙間よりも大きく、貫通穴１５８とハンダ１７４の隙間は貫通穴１５６とハンダ１７４の隙間よりも大きい。つまり、貫通穴１５４，１５６，１５８の断面形状は、位置決め用貫通穴１５２の中心と貫通穴１５４，１５６，１５８の中心とを通る直線方向において、位置決め用貫通穴１５２と貫通穴１５４，１５６，１５８との距離が大きくなるに従い、ハンダ１７４の断面形状に対して大きな間隔を有する形状であると言える。

貫通穴１５４，１５６，１５８を無駄に大きくして、前述した可動ミラー部１２２の可動時のギャップ量変動を抑制する効果を損なわないように、貫通穴１５４，１５６，１５８とハンダ１７４の隙間は、（１）マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０とスペーサ１５０との線膨張係数の差、（２）予想される温度変化量、（３）位置決め用貫通穴１５２から貫通穴１５４，１５６，１５８までの距離、これら３つの値の積に相当するように設計されるとよい。

以下に本実施形態でのマイクロミラーデバイス１００の製造方法について説明する。

マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０をハンダ１７０により機械的および電気的に接合する。図示はしないが、ハンダ１７０により接合するために必要な実装用パッドがマイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０の所定の位置にあらかじめ設けられている。ハンダ接合するために必要な実装パッドとは、例えばＮｉ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属膜である。ハンダ１７０の供給については、いろいろな方法が考えられるが、ここでは、マイクロミラーチップ１１０との接合前に電極基板１３０上の実装用パッド上にハンダバンプを作製しておく。まず、ハンダバンプ製作済みの電極基板上にスペーサ１５０を設置する。その状態の電極基板１３０およびスペーサ１５０と、マイクロミラーチップ１１０を所望の位置にアライメントした上で、加圧・加熱することにより、実装を完了する。

このように本実施形態のマイクロミラーデバイスは、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間に、ミラー支持部１２４が変形することを抑制するスペーサ１５０を挟み、ハンダ１７０によってマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０を接合する。

上述したように、本実施形態のマイクロミラーデバイス１００では、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とが、均一な厚みのスペーサ１５０に面接触して配置され、スペーサ１５０の貫通穴１５２，１５４，１５６，１５８を介してハンダ１７０によって互いに接合されている。これにより、静電力により可動ミラー部１２２を駆動する際のミラー支持部１２４の上下方向の変位が抑制され、ミラー可動不良が防止される。

また本実施形態のマイクロミラーデバイス１００では、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、ハンダ１７２，１７４とスペーサ１５０とによって、上下方向すなわちＺ方向の変形が拘束されている。さらに、位置決め用貫通穴１５２の周辺部では、位置決め用貫通穴１５２の断面形状が円形でないことと位置決め用貫通穴１５２とハンダ１７２とが嵌合していることとによって、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のＸＹθ方向の変形が拘束されている。一方、貫通穴１５４，１５６，１５８の周辺部では、貫通穴１５４，１５６，１５８とハンダ１７４の間に隙間があることによって、スペーサ１５０に対するマイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０のＸＹ方向の移動が許容されている。

これにより、温度変化によってマイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０とスペーサ１５０との間に熱膨張・収縮量の差が生じたとき、位置決め用貫通穴１５２内のハンダ１７２との接合部を除いて、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とがスペーサ１５０に対して滑ることにより、ハンダ１７４の接合部に負荷がかからない。つまり、マイクロミラーチップ１１０および電極基板１３０とスペーサ１５０との間に生じる熱膨張・収縮量の差が貫通穴１５４，１５６，１５８とハンダ１７４の隙間で吸収されるため、ハンダ１７４の接合部に応力が発生しない。従って、高い熱信頼性が確保される。

このように本実施形態によれば、ミラー可動不良が防止され、高い熱信頼性を持つマイクロミラーデバイスが提供される。

＜第二実施形態＞
本発明の第二実施形態によるマイクロミラーデバイスについて図６〜図８を参照して説明する。図６は、本実施形態によるマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。図７は、図６に示すマイクロミラーデバイスにおけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。図８は、図６に示すスペーサとハンダの上面図である。

マイクロミラーデバイス２００は、第一の部材であるマイクロミラーチップ２１０と、第二の部材である電極基板２３０と、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０との間に配置されたスペーサ２５０と、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを機械的および電気的に接合する接合部材であるハンダ２７０とを有している。

マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とスペーサ２５０の互いに向かい合う面は平面であり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とスペーサ２５０は互いに面接触している。

スペーサ２５０は、マイクロミラーチップ２１０の下面２１０ａに面接触する第一の面である上側平面２５０ａと、電極基板２３０の上面２３０ａに面接触する第二の面である下側平面２５０ｂとを有し、上側平面２５０ａと下側平面２５０ｂは互いに平行である。

マイクロミラーチップ２１０は、一列に整列した複数の開口部２２８を有するミラー支持部２２４と、開口部２２８の内側にそれぞれ位置する可動ミラー部２２２と、可動ミラー部２２２のおのおのとミラー支持部２２４とを接続しているヒンジ部２２６とを有している。

電極基板２３０は、可動ミラー部２２２をそれぞれ静電駆動するための複数の駆動電極２４２と、駆動電極２４２との電気的接続のための配線とを有している。

マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０は、可動ミラー部２２２と駆動電極２４２とがそれぞれに対向するように配置される。

スペーサ２５０は、可動ミラー部２２２がヒンジ部２２６を軸として傾斜したときに可動ミラー部２２２との接触するのを避けるための開口２６２を有している。またスペーサ２５０は、可動ミラー部２２２と駆動電極２４２との距離（ギャップ量）に対応した均一な厚みを有している。

さらにスペーサ２５０は、ハンダ２７０を収容する複数の貫通穴２５２，２５４，２５６を有している。複数の貫通穴２５２，２５４，２５６は、上側平面２５０ａと下側平面２５０ｂの間に延びている。

貫通穴２５２，２５４，２５６は、二つの位置決め用貫通穴２５２と、それ以外の複数の貫通穴２５４，２５６とを含んでいる。またハンダ２７０は、位置決め用貫通穴２５２に収容されたハンダ２７２と、貫通穴２５４，２５６に収容されたハンダ２７４とを含んでいる。位置決め用貫通穴２５２の個数は二つに限定されるものではなく、三つ以上であってもよい。

位置決め用貫通穴２５２は一列に整列している。具体的には、位置決め用貫通穴２５２の中心がＹ軸に平行な直線上に位置している。貫通穴２５４，２５６は、位置決め用貫通穴２５２の中心を通る直線に対して線対称に配置されている。具体的には、貫通穴２５４，２５６は、Ｙ軸に平行な直線に対して線対称に配置されている。

ハンダ２７２は、位置決め用貫通穴２５２に隙間なく充てんされている。言い換えれば、ハンダ２７２は、位置決め用貫通穴２５２に嵌合している。このため、位置決め用貫通穴２５２は、スペーサ２５０の上側平面２５０ａと下側平面２５０ｂに平行な平面内におけるハンダ２７２の移動を拘束する。これにより、位置決め用貫通穴２５２の周辺部においては、スペーサ２５０に対するマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０のＸＹθ方向の移動が拘束されている。

一方、ハンダ２７４は、貫通穴２５４，２５６にＸ方向に隙間を置いて収容されている。つまり、貫通穴２５４，２５６は、Ｙ軸に沿った寸法がハンダ２７４の径と同じだが、Ｘ軸に沿った寸法がハンダ２７４の径よりも大きい。このため、貫通穴２５４，２５６は、スペーサ２５０の上側平面２５０ａと下側平面２５０ｂに平行かつ位置決め用貫通穴１５２の中心を通る直線に垂直な方向に関するハンダ２７４の移動を許容する。具体的には、貫通穴２５４，２５６はハンダ２７４のＸ方向の移動を許容する。これにより、貫通穴２５４，２５６の周辺部においては、スペーサ２５０に対するマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０のＸ方向の移動が許容されている。

位置決め用貫通穴２５２の中心を通る直線に対して線対称に配置された貫通穴２５４，２５６はそれぞれ同一の断面形状をしている。貫通穴２５６は、貫通穴２５４よりも、位置決め用貫通穴１５２から遠くに位置している。また貫通穴２５６のＸ軸に沿った寸法は、貫通穴２５４のＸ軸に沿った寸法よりも比較して大きい。このため、貫通穴２５６とハンダ２７４の隙間は貫通穴２５４とハンダ２７４の隙間よりも大きい。つまり、貫通穴２５４，２５６の断面形状は、位置決め用貫通穴２５２の中心と貫通穴２５４，２５６の中心とを通る直線方向において、位置決め用貫通穴２５２と貫通穴２５４，２５６との距離が大きくなるに従い、ハンダ２７４の断面形状に対して大きな間隔を有する形状であると言える。

貫通穴２５４，２５６を無駄に大きくして、前述した可動ミラー部２２２の可動時のギャップ量変動を抑制する効果を損なわないように、貫通穴２５４，２５６とハンダ２７４の隙間は、（１）マイクロミラーチップ２１０および電極基板２３０とスペーサ２５０との線膨張係数の差、（２）予想される温度変化量、（３）位置決め用貫通穴２５２から貫通穴２５４，２５６までの距離、これら３つの値の積に相当するように設計されるとよい。

本実施形態のマイクロミラーデバイス２００では、第一実施形態と同様に、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とが、均一な厚みのスペーサ２５０に面接触して配置され、スペーサ２５０の貫通穴２５２，２５４，２５６を介してハンダ２７０によって互いに接合されている。これにより、静電力により可動ミラー部２２２を駆動する際のミラー支持部２２４の上下方向の変位が抑制され、ミラー可動不良が防止される。

また本実施形態のマイクロミラーデバイス２００では、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０は、ハンダ２７２，２７４とスペーサ２５０とによって、上下方向すなわちＺ方向の変形が拘束されている。さらに、位置決め用貫通穴２５２の周辺部では、スペーサ２５０が二つの位置決め用貫通穴２５２を有することと位置決め用貫通穴２５２とハンダ２７２とが嵌合していることとによって、スペーサ２５０に対するマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０のＸＹθ方向の変形が拘束されている。一方、貫通穴２５４，２５６の周辺部では、貫通穴２５４，２５６とハンダ２７４の間にＸ方向に隙間があることによって、スペーサ２５０に対するマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０のＸ方向の移動が許容されている。

これにより、温度変化によってマイクロミラーチップ２１０および電極基板２３０とスペーサ２５０との間に熱膨張・収縮量の差が生じたとき、位置決め用貫通穴２５２内のハンダ２７２との接合部を除いて、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とがスペーサ２５０に対して滑ることにより、ハンダ２７４の接合部に負荷がかからない。従って、高い熱信頼性が確保される。

このように本実施形態によれば、ミラー可動不良が防止され、高い熱信頼性を持つマイクロミラーデバイスが提供される。

なお、本実施形態のマイクロミラーデバイス２００は、マイクロミラーチップ２１０の形状から、特にＸ方向への熱膨張・収縮量の差が大きく、Ｙ方向への熱膨張・収縮量の差は、熱信頼性には、ほとんど影響を与えないと考えられる。

特に本実施形態のマイクロミラーデバイス２００では、スペーサ２５０の貫通穴２５４，２５６とハンダ２７４の隙間を熱信頼性向上の効果の高いＸ方向のみに限定したことにより、その分、ミラー支持部２２４とスペーサ２５０の接触面積の増大が図られており、これにより、可動ミラー部２２２の可動時のギャップ量の変動の制御性が向上されている。

これまで、図面を参照しながら本発明の実施形態を述べたが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において様々な変形や変更が施されてもよい。

例えば、第一実施形態と第二実施形態では、位置決め用貫通穴がスペーサの中心部付近に設けられているが、そのほかの部分に設けられても、ほぼ同様の利点が得られる。また第一実施形態と第二実施形態では、位置決め用以外の貫通穴がＸ方向およびＹ方向に対称的に配置されているが、マイクロミラーチップの形状や配線基板のレイアウトなどの理由により非対称に配置されてもよい。

本発明の第一実施形態によるマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。 図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図１に示すマイクロミラーデバイスにおけるＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１に示すスペーサとハンダの上面図である。 本発明の第二実施形態によるマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。 図６に示すマイクロミラーデバイスにおけるＤ−Ｄ線に沿った断面図である。 図６に示すスペーサとハンダの上面図である。

符号の説明

１００…マイクロミラーデバイス、１１０…マイクロミラーチップ、１１０ａ…下面、１２２…可動ミラー部、１２４…ミラー支持部、１２６…ヒンジ部、１２８…開口部、１３０…電極基板、１３０ａ…上面、１４２…駆動電極、１５０…スペーサ、１５０ａ…上側平面、１５０ｂ…下側平面、１５２…位置決め用貫通穴、１５４，１５６，１５８…貫通穴、１６２…開口、１７０，１７２，１７４…ハンダ、２００…マイクロミラーデバイス、２１０…マイクロミラーチップ、２１０ａ…下面、２２２…可動ミラー部、２２４…ミラー支持部、２２６…ヒンジ部、２２８…開口部、２３０…電極基板、２３０ａ…上面、２４２…駆動電極、２５０…スペーサ、２５０ａ…上側平面、２５０ｂ…下側平面、２５２…位置決め用貫通穴、２５４，２５６…貫通穴、２６２…開口、２７０，２７２，２７４…ハンダ。

Claims (12)

1. 第一の部材と、
   第二の部材と、
   前記第一の部材と前記第二の部材とを接合する接合部材と、
   前記第一の部材と前記第二の部材との間に配置されたスペーサとを有し、
   前記スペーサは、前記第一の部材に面接触する第一の面と、前記第二の部材に面接触する第二の面とを有し、前記第一の面と前記第二の面は互いに平行であり、前記スペーサは、前記接合部材を収容する複数の貫通穴を有し、前記複数の貫通穴は、前記第一の面と前記第二の面の間に延びており、少なくとも一つの第一の貫通穴と、複数の第二の貫通穴とからなり、
   前記接合部材は、前記第一の貫通穴に収容された第一の接合部材と、前記第二の貫通穴に収容された第二の接合部材とからなり、
   前記第一の貫通穴は、前記第一と第二の面に平行な方向に関する前記第一の接合部材の移動を拘束し、
   前記第二の貫通穴は、前記第一と第二の面に平行な少なくとも一方向に関する前記第二の接合部材の移動を許容する、マイクロミラーデバイス。
2. 前記第一の基板は、少なくとも一つの可動ミラー部と、前記可動ミラー部を支持するミラー支持部とを備えたマイクロミラーチップであり、
   前記第二の基板は、前記可動ミラーを駆動するための駆動電極を備えた電極基板である、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
3. 前記マイクロミラーチップは、少なくとも一列に整列した複数の可動ミラーを有している、請求項２に記載のマイクロミラーデバイス。
4. 前記マイクロミラーチップは、複数の列に整列した複数の可動ミラーを有している、請求項３に記載のマイクロミラーデバイス。
5. 前記スペーサはただ一つの第一の貫通穴を有し、前記第一の貫通穴は円形でない断面形状を有している、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
6. 前記第二の貫通穴は、前記第一の貫通穴の中心に対して点対称に配置されている、請求項５に記載のマイクロミラーデバイス。
7. 前記第一の貫通穴の中心に対して点対称に配置された二つの第二の貫通穴は同一の断面形状をしている、請求項６に記載のマイクロミラーデバイス。
8. 前記第二の貫通穴は、前記第一と第二の面に平行な任意の方向に関する前記第二の接合部材の移動を許容する、請求項５に記載のマイクロミラーデバイス。
9. 前記スペーサは一列に整列した複数の第一の貫通穴を有し、前記第二の貫通穴は、前記第一の貫通穴の中心を通る直線に対して線対称に配置されている、請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
10. 前記第一の貫通穴の中心を通る直線に対して線対称に配置された第二の貫通穴は同一の断面形状をしている、請求項９に記載のマイクロミラーデバイス。
11. 前記第二の貫通穴は、前記第一と第二の面に平行かつ前記第一の貫通穴の中心を通る直線に垂直な方向に関する前記第二の接合部材の移動を許容する、請求項９に記載のマイクロミラーデバイス。
12. 前記第二の貫通穴の断面形状は、前記第一の貫通穴の中心と前記第二の貫通穴の中心とを通る直線方向において、前記第一の貫通穴と前記第二の貫通穴との距離が大きくなるに従い、前記第二の接合部材の断面形状に対して大きな間隔を有する形状である、請求項７または請求項１０に記載のマイクロミラーデバイス。

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