プレーナ型アクチュエータ
【課題】可動部の振動特性（Ｑ値）を簡易に調整できるプレーナ型アクチュエータを提供する。
【解決手段】可動部４に備えられる駆動コイル５への通電を行うアルミニウム配線６ａ，６ｂを、固定部２に対して可動部４を揺動可能に支持するトーションバー３ａ，３ｂ上に形成する。また、トーションバー３ａ，３ｂ上に、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで線対称に、可動部４の振動特性（Ｑ値）を調整するための特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ材料又はアルミニウム配線６ａ，６ｂの配線保護膜と同じ材料によってアルミニウム配線６ａ，６ｂ又は配線保護膜の形成工程で同時に形成する。そして、特性調整部１１の形成パターンの選択によって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求特性（要求Ｑ値）に調整する。
【解決手段】可動部４に備えられる駆動コイル５への通電を行うアルミニウム配線６ａ，６ｂを、固定部２に対して可動部４を揺動可能に支持するトーションバー３ａ，３ｂ上に形成する。また、トーションバー３ａ，３ｂ上に、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで線対称に、可動部４の振動特性（Ｑ値）を調整するための特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ材料又はアルミニウム配線６ａ，６ｂの配線保護膜と同じ材料によってアルミニウム配線６ａ，６ｂ又は配線保護膜の形成工程で同時に形成する。そして、特性調整部１１の形成パターンの選択によって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求特性（要求Ｑ値）に調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとが半導体基板で形成されるプレーナ型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のプレーナ型アクチュエータとして、例えば特許文献１に記載された電磁駆動式のプレーナ型アクチュエータがある。
このアクチュエータは、半導体基板を異方性エッチングして、枠状の固定部と、可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、可動部に駆動コイル（電気要素）を設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部両端縁部の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）を設けて構成される。
【０００３】
そして、外部の駆動回路から可動部の駆動コイルに対して電流を供給し、駆動コイルを流れる電流と永久磁石の静磁界との相互作用により発生する駆動力（ローレンツ力）によって、可動部をトーションバーの軸回りに揺動させる。
ここで、可動部に反射ミラーを設ければ、可動部を揺動駆動することで、反射ミラーに照射した光ビームの反射光を走査できるので、前記プレーナ型アクチュエータは、光スキャナやレーザプロジェクタ等の光デバイスにおける光走査用アクチュエータとして好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９５７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、可動部の揺動駆動においては、駆動コイルに流す交流電流の周波数を、可動部の共振周波数付近に設定すれば、少ない電流で所望の揺動角に駆動することができ、共振周波数を利用して高速に振動させる場合には、アクチュエータの振動系におけるＱ値を高めに設定し、共振周波数で得られる振動エネルギーを高くすることが好ましい。
一方、可動部を低速で駆動する場合（交流電流の周波数を共振周波数よりも低く設定する場合）、駆動信号に共振周波数成分が含まれてしまうと、可動部が共振して微振動を生じるので、前記Ｑ値を低めに設定し、共振周波数付近での振動エネルギーを小さくすれば、共振による可動部の微振動を抑制することができる。
【０００６】
このように、アクチュエータの振動系におけるＱ値は、駆動速度の要求などに応じて適正な値が異なるため、Ｑ値を要求値に簡易に調整できるようにすることが望まれていた。
尚、前記Ｑ値とは、共振のピークの鋭さを表す振動特性値であり、振動エルギーが最大となる周波数をω0、振動エネルギーが最大値の半値となる周波数をω1，ω2としたときに、数１に従って算出される。数１の分母の「ω2−ω1」は所謂半値幅である。
【数１】
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、可動部の振動特性を簡易に調整できるプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、請求項１に係る発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成したプレーナ型アクチュエータにおいて、前記トーションバー上に、前記可動部の振動特性を調整するための特性調整部を形成する構成とした。
【０００９】
かかる構成では、トーションバー上に形成される特性調整部の面積，数，配置など（形成パターン）によって、トーションバーの機械的特性が変化し、アクチュエータの振動特性が変化するので、同じ形状・材質の可動部及びトーションバーを用いながら、可動部の振動特性を容易に要求特性に設定できる。
【００１０】
上記請求項１の構成において、請求項２のように、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成される場合に、前記特性調整部を前記配線の材料によって形成することができる。
かかる構成では、特性調整部が配線の材料で形成されるので、配線と同じ工程で同時に形成させることが可能で、特性調整部の形成も容易に行える。
【００１１】
上記請求項２の構成において、請求項３のように、前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、前記配線と共に、前記電気要素の通電回路を構成するようにできる。
この場合、特性調整部のうちの少なくとも一部は、可動部の振動特性の調整機能を有し、かつ、配線と共に、可動部の電気要素に対する通電回路として機能するよう構成され、換言すると、特性調整部は、可動部の電気要素に対して電気的に接続されて配線として機能しつつ、その形成パターンによって振動特性の調整を行う。
【００１２】
上記請求項３の構成において、請求項４のように、前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、補助導通部を介して前記電気要素に対して電気的に接続される構成とすることができる。
この場合、例えば、特性調整部が、トーションバーの軸方向に分断される場合は、分断部分を、補助導通部を介して導通させ、特性調整部と補助導通部とを組み合わせて電気要素に対して電気的に接続される。
【００１３】
上記請求項１の構成において、請求項５のように、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されると共に、前記配線を被覆する配線保護膜が形成される場合、前記特性調整部を前記配線保護膜の材料によって形成することができる。
かかる構成では、特性調整部が配線保護膜の材料で形成されるので、配線保護膜と同じ工程で同時に形成させることが可能で、特性調整部の形成も容易に行える。
【００１４】
上記請求項１〜５の構成において、請求項６のように、前記振動特性を、前記可動部の振動系におけるＱ値とすることができる。
この場合、特性調整部の形成パターンによって可動部のＱ値が変化するので、要求のＱ値が得られる形成パターンに従って特性調整部を設けることで、共振周波数でより高い振動エネルギーを得られる高Ｑ値に設定したり、共振周波数付近での振動エネルギーの変化を小さくして、共振周波数を外れた周波数での安定駆動を実現できるように、低Ｑ値に設定したりすることができる。
【００１５】
また、請求項２〜５構成において、請求項７のように、前記特性調整部を、前記トーションバーの幅方向で前記配線を挟むように、対をなして配することができる。
この場合、配線を軸として線対称になるように、特性調整部を配線の両側に設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１６】
また、請求項２〜５構成において、請求項８のように、前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、これら複数の配線を前記トーションバーの幅方向で挟むように、前記特性調整部が対をなして配される構成とすることができる。
この場合、トーションバーに対して配線が複数形成され、これら複数の配線の束を軸として線対称になるように、特性調整部を複数の配線の束の両側に設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１７】
更に、請求項２〜５構成において、請求項９のように、前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、前記複数の配線で挟まれる領域に前記特性調整部を配する構成とすることができる。
この場合、トーションバーに対して配線が複数形成され、これら配線で挟まれる領域に特性調整部を設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１８】
また、請求項１〜９の構成において、請求項１０のように、前記特性調整部が、前記トーションバーの軸方向において、複数に分断されて配される構成とすることができる。
この場合、特性調整部が、トーションバーの軸方向において複数に分断され、該分断パターン（間隔、分断数など）によっても、可動部の振動特性が調整される。
【００１９】
また、請求項１〜１０の構成において、請求項１１のように、前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配される構成とすることができる。
この場合、特性調整部が、トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配され、このトーションバーの幅方向に並べられる特性調整部の数や、個々の特性調整部の長さ・幅などによって、可動部の振動特性が調整される。
【００２０】
上記請求項１〜１１の構成において、請求項１２のように、前記電気要素が駆動コイルであり、該駆動コイルに前記配線を介して電流を供給することにより発生する駆動力で、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに揺動させる構成とすることができる。
【００２１】
また、請求項１３に係る発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成し、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されるプレーナ型アクチュエータにおいて、前記トーションバー上に、配線材料によって形成され、前記電気要素に対して電気的に接続されない調整部を備える構成とした。
【００２２】
かかる構成では、トーションバー上に、可動部の電気要素の通電回路を構成する配線と共に、配線材料によって形成されるものの、前記電気要素に接続されずに、前記通電回路を構成しない調整部が備えられ、この通電回路を構成しない調整部が付加的に設けられることで、可動部の振動特性が調整される。
【発明の効果】
【００２３】
かかるプレーナ型アクチュエータによれば、トーションバーなどの材質・形状を変更することなく、可動部の振動特性を容易に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るプレーナ型アクチュエータを示す平面図
【図２】アクチュエータの駆動電流の周波数と振動エネルギーとの相関を、Ｑ値の高低毎に示す線図
【図３】図１の部分拡大図
【図４】実施形態におけるアルミニウム配線及び配線保護膜の形成工程を示す図
【図５】実施形態においてアルミニウム配線と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【図６】実施形態においてアルミニウム配線と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【図７】実施形態において配線保護膜と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す。
図１に示すプレーナ型アクチュエータは、半導体製造技術を利用して製造したＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）デバイスであって、電磁駆動式のアクチュエータである。
【００２６】
図１において、このアクチュエータ１は、枠状の固定部２と、一対のトーションバー３ａ，３ｂと、可動部４とを備え、前記可動部４は、前記一対のトーションバー３ａ，３ｂを介して前記固定部２の開口部に揺動可能に支持される。
前記固定部２、トーションバー３ａ，３ｂ及び可動部４は、半導体基板を用いて一体に形成される。具体的には、例えば、Ｓｉ単結晶基板をＫＯＨ水溶液による結晶軸異方性エッチングを行うことによって、前記トーションバー３ａ，３ｂ及び可動部４が形成される。
【００２７】
前記可動部４の周縁部には、通電時に磁界を発生する駆動コイル５（電気要素）が形成され、該駆動コイル５は、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されるアルミニウム配線６ａ，６ｂを介し、固定部２に形成された一対の電極端子７ａ，７ｂに電気的に接続される。前記電極端子７ａ，７ｂは、図外の駆動回路（制御ユニット）の電極端子に対し、例えばワイヤーボンディング等により電気的に接続される。
即ち、前記駆動コイル５には、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂを含む通電回路によって電流が供給される。
【００２８】
尚、本実施形態では、前述のようにアルミニウム配線を用いるが、配線材料をアルミニウムに限定するものではなく、導電性を有する公知の材料を配線材料として適宜選択できる。
また、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部と対面する固定部２の外方には、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部の駆動コイル５部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段である一対の永久磁石８，８が、互いに反対磁極を対向して配置されている。
【００２９】
そして、前記駆動コイル５に電流を供給すると、永久磁石８，８によって発生する静磁界が、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部を流れる駆動コイル５の電流に作用することで、駆動コイル５にローレンツ力を発生させ、上記可動部４を、前記トーションバー３ａ，３ｂを中心に揺動させる。
ここで、前記可動部４に反射ミラーを設ければ、前記アクチュエータ１を、レーザプリンタのスキャナや、投影型のディスプレイのスキャナ等として用いることができる。
【００３０】
尚、永久磁石８，８は、可動部に対してローレンツ力が働く磁場を生じるように配置すればよく、図１に示した配置の他、例えば特開平７−１７５００５号公報に開示されるように、対をなす永久磁石を上下に配置する構成とすることができ、また、特開２００４−２０６０４３号公報に開示されるように、トーションバーの軸方向に対して略直角でかつ可動部に対して略平行な外部磁界成分を発生するように、永久磁石を配置する構成などであってもよく、更には、永久磁石８，８に代えて電磁石を用いることもできる。
【００３１】
ところで、前記トーションバー３ａ，３ｂと可動部４の固有振動数に略等しい周波数の交流電流が駆動コイル５に供給されると、可動部４はこの周波数で共振し、共振のピークの鋭さを表すＱ値が高いと、図２に示すように、共振周波数で得られる振動エネルギーが高くなり、共振周波数で効率よく揺動させることができる。
また、前記Ｑ値を低く抑えた設定にすれば、図２に示すように、共振周波数付近での振動エネルギーが小さくなって、低速で駆動させる場合に駆動信号に共振周波数成分が含まれても、可動部４が共振して微振動してしまうことを抑制できる。
【００３２】
このように、前記Ｑ値の要求は、可動部４を高速で駆動するか低速で駆動するかのなどの仕様によって異なるため、本実施形態では、図１，図３に示すように、前記トーションバー３ａ，３ｂ上に、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂに加えて、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ配線材料であるアルミニウムによって薄い帯状の特性調整部１１を形成し、該特性調整部１１の形成パターンによって、Ｑ値（振動特性）を要求値に調整するようにしてある。
【００３３】
前記特性調整部１１は、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されることで、特性調整部１１が形成されない場合に比して、トーションバー３ａ，３ｂの機械的特性を変化させ、これによって、Ｑ値（振動特性）を変化させるものである。
尚、図１，図３に示した特性調整部１１は、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ配線材料によって前記アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程で同時に形成され、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されるアルミニウム製の薄膜である点でアルミニウム配線６ａ，６ｂと共通するが、特性調整部１１は、前記駆動コイル５に対して電気的に接続されず、駆動コイル５の通電回路を構成するものでない。
【００３４】
図１，図３に示した特性調整部１１は、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って延設される４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄからなり、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ配され、アルミニウム配線６ａ，６ｂを軸として線対称に設けられることで、可動部４の揺動バランスが崩れて片側に大きく揺動することがないようにしている。
【００３５】
即ち、アルミニウム配線６ａ，６ｂを境とするトーションバー３ａ，３ｂの幅方向の一方側に、特性調整部１１ａと特性調整部１１ｂとが、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向に隣接して配され、また、アルミニウム配線６ａ，６ｂを境とするトーションバー３ａ，３ｂの幅方向の他方側に、特性調整部１１ｃと特性調整部１１ｄとが、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向に隣接して配され、特性調整部１１ａと特性調整部１１ｄとが対をなして、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟み、特性調整部１１ｂと特性調整部１１ｃとが対をなして、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟むように、４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄがトーションバー３ａ，３ｂ上にそれぞれ配される。
【００３６】
前記特性調整部１１ａ〜１１ｄのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向の全長Ｌは、トーションバー３ａ，３ｂの長さよりも短く、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄの幅Ｗはアルミニウム配線６ａ，６ｂの幅と略同等で、また、厚さｔも、アルミニウム配線６ａ，６ｂと略同等に形成される。
更に、特性調整部１１ａ〜１１ｄそれぞれは、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って４個に分断されており、かつ、分断された個々の調整部材Ｘの長さＬｄ、及び、調整部材Ｘ間のトーションバー３ａ，３ｂの軸方向における間隔ＳＰは一定に設定されている。
【００３７】
換言すれば、長さＬｄの調整部材Ｘを、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に一定の間隔ＳＰで４個並べ、１例の特性調整部１１が構成される。
但し、相互に長さＬｄが異なる調整部材Ｘを、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って複数並べて１列の特性調整部１１を形成させることができ、更に、１列の特性調整部１１を構成する複数の調整部材Ｘが、相互に異なる間隔ＳＰでトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って並べられる構成とすることができる。
【００３８】
図４は、前記アクチュエータ１における駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ及び特性調整部１１ａ〜１１ｄの製造工程を示す。
まず、図４（ａ）に示すような、２枚の単結晶シリコンウェハ２１ａ，２１ｃの間に熱酸化膜層２１ｂを挟んで接合した積層体であるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板２１について、図４（ｂ）に示すように、例えば酸化炉によって表裏面を熱酸化してシリコン酸化膜２２ａ，２２ｂを形成する。
【００３９】
次いで、図４（ｃ）に示すように、前記シリコン酸化膜２２ａ上面全体に、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜２３をスパッタリング等により形成する。
次に、前記金属膜２３上面全体に感光性レジストをスピンコートにより均一に塗布し、その後、駆動コイル５、該駆動コイル５から引き出されるアルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、更に、特性調整部１１の形成部分を遮光領域とするフォトマスクを被せて紫外線露光し、露光後、露光（感光）された領域の感光性レジストを、現像液を用いて溶解除去する。
【００４０】
そして、以上の工程により形成されたレジストパターンをマスクとして金属膜２３をドライエッチングし、図４（ｄ）に示すように、駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、更に、特性調整部１１（図４（ｄ）では電極端子７ａ，７ｂ及び特性調整部１１の図示省略）を形成する。
その後、図４（ｅ）に示すように、駆動コイル５及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを、被覆する配線保護膜２４を形成する。前記配線保護膜２４の材質は、有機膜としてのポリイミドや、無機膜としての二酸化ケイ素ＳｉＯ2，窒化ケイ素Ｓｉ3Ｎ4などである。
駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、特性調整部１１の製造工程を、図４に示した工程に限定するものではないが、特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ工程で同じ配線材料で形成させるようにすれば、特性調整部１１を付加的に設けることによる製造工程の増大を回避できる。尚、駆動コイル５が多層に形成されるアクチュエータ１であってもよい。
【００４１】
図５は、前記特性調整部１１の形成パターンとＱ値との相関を示すものであり、図１，図３に示した特性調整部１１ａ〜１１ｄは、系列（ii）のＤパターンに相当する。
図５の系列（ii）のＡ〜Ｃパターンは、Ｄパターンに対して特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長を短くしたパターン、換言すれば、全長Ｌｄの調整部材Ｘについてのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿った並び数を減らしたパターンを示し、Ｄパターンが、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って調整部材Ｘを４個並べたのに対し、Ｃパターンは３個、Ｂパターンは２個、Ａパターンは１個の場合を示す。
【００４２】
図５の系列（ii）のＡ〜Ｄパターンに示すように、調整部材Ｘの並び数を減らし、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌを短くすると、Ｑ値は増大変化を示し、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合に対しては、調整部材Ｘを付加する数（特性調整部１１の総面積）を増やすほどＱ値は低下する。
そこで、要求のＱ値に近いＱ値が得られる調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌ）を、実際にアクチュエータ１に適用する特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成パターンとして選択し、選択した形成パターンに従って特性調整部１１ａ〜１１ｄを、アクチュエータ１のトーションバー３ａ，３ｂ上にアルミニウム配線６ａ，６ｂと共に設けるようにする。
【００４３】
具体的には、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合に対して、Ｑ値の低下要求が高いほど、Ａ〜ＤパターンのうちのＤパターン側を選択し（調整部材Ｘの並び数を増やし）、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌを長くする。
このように、特性調整部１１の形成パターンの選択によって実際のＱ値を要求値に近づけることができ、例えば、可動部４を高速駆動させるか低速駆動させるかによって異なるＱ値の要求を、特性調整部１１の形成パターンの選択によって満たすことができる。
【００４４】
前記特性調整部１１は、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程において同じ配線材料を用いて形成されるから、特性調整部１１を付加的に形成することによる工程数の増大がなく、また、半導体製造技術（フォトマスク）を用いて特性調整部１１を形成させることで、特性調整部１１を寸法精度良く形成できるから、要求のＱ値に高精度に調整することができる。
特性調整部１１とＱ値との相関は、基本的には、特性調整部１１の総面積が増えるほどＱ値は低下する傾向を示し、係る基本的な傾向に基づいて、特性調整部１１の形成パターンは適宜変更することが可能である。
【００４５】
特性調整部１１の幅を一定とすると、上記のように、特性調整部１１の全長Ｌが長いほどＱ値が下がる傾向となり、このＱ値変化の傾向は、トーションバー３ａ，３ｂ軸方向に沿って複数に分断しない場合でも同様で、特性調整部１１を分断しないで設けた例を、図５の系列（i）に示してある。
系列（i）のＡパターンは、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合であり、Ｂパターン〜Ｄパターンでは、４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ設けてあり、特性調整部１１ａ〜１１ｄはそれぞれ分断されることなくトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って連続的に形成される。
【００４６】
系列（i）のＢパターン〜Ｄパターンのうち、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌは、Ｂパターンが最も短く、次いでＣパターンが長く、Ｄパターンが最も長く設定されており、Ｑ値は、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順になり、系列（ii）と同様に、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌが長くなるほど、振動系のＱ値をより低い値に調整される。
ところで、トーションバー３ａ，３ｂの捩れ運動に伴って特性調整部１１ａ〜１１ｄに剪断応力が発生するが、この剪断応力により発生するストレスマイグレーションによって特性調整部１１ａ〜１１ｄにボイドが発生することで、特性調整部１１ａ〜１１ｄを含むトーションバー３ａ，３ｂ全体の捩れ剛性が変化し、可動部４の共振周波数などの駆動特性が変化してしまう可能性がある。
【００４７】
ここで、系列（i）のＣパターンと系列（ii）のＣパターンとは、略同等のＱ値を示すが、系列（ii）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に特性調整部１１ａ〜１１ｄを複数に分断し、個々の調整部材Ｘの長さを短くすれば、系列（i）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成する場合に比べて、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくできる。
そして、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくできれば、ボイドの発生、引いては、特性調整部１１ａ〜１１ｄを含むトーションバー３ａ，３ｂ全体の捩れ剛性の変化を抑制でき、可動部４の共振周波数が変化してしまうことを抑制できる。
【００４８】
このため、系列（i）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成するパターンよりも、系列（ii）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に特性調整部１１ａ〜１１ｄを複数に分断して設け、個々の調整部材Ｘのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向の長さが短くなるようにすることが好ましい。
換言すれば、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくして、可動部４の共振周波数の変化を抑制するため、特性調整部１１は多くに分割して分散配置させることが好ましく、特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成パターンは、要求のＱ値が得られ、かつ、共振周波数の変化を抑制できるように選択するとよい。
【００４９】
尚、図５に示す系列（i）及び系列（ii）では、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に２列、他方側に２列の計４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成したが、列数を４列に限定するものではなく、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に１列、他方側に１列の計２列の特性調整部１１を形成させたり、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に３列、他方側に３列の計６列の特性調整部１１を形成させたりすることができ、列数を４列に限定するものではない。
【００５０】
また、例えば、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで対称位置に形成される特性調整部１１ａ，１１ｄの全長と、同じく対称位置に形成される特性調整部１１ｂ，１１ｃの全長とを、相互に異なる長さにすることもできる。
更に、特性調整部１１ａ，１１ｄと特性調整部１１ｂ，１１ｃとの一方がトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に分断され、他方がトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して形成される構成とすることもできる。
【００５１】
また、所定幅及び所定長さの調整部材Ｘを千鳥状に配置したり、調整部材Ｘを円弧状に並べたりすることが可能であって、調整部材Ｘの配置は、縦横に一定の間隔で直線的に並べる構成に限定されない。
また、短冊状の特性調整部１１を、その長手方向をトーションバー３ａ，３ｂの幅方向として配置することができ、更に、特性調整部１１の形状は短冊状に限定されず、楕円形などの他の形状を適宜選択できる。
【００５２】
また、前記トーションバー３ａ，３ｂそれぞれに形成されるアルミニウム配線６は１本に限定されるものではなく、図５の系列（iii）及び系列（iv）に示すように、前記トーションバー３ａ，３ｂそれぞれに複数（系列（iii）及び系列（iv）の場合、２本）のアルミニウム配線６が相互に平行に形成される構成であっても良い。
１個のトーションバー３上に複数形成されるアルミニウム配線６は、１個の電極端子７に対し並列に接続される構成であっても良いし、また、一対の電極端子７ａ，７ｂを固定部２の一方端（トーションバー３ａ，３ｂの一方側）に並べて配置し、電極端子７ａに接続されるアルミニウム配線と、電気端子７ｂに接続されるアルミニウム配線とが、同じトーションバー３上に併設される構成であっても良い。
【００５３】
図５の系列（iii）に示す例では、２本のアルミニウム配線6-1，6-2が、トーションバー３の軸に対して線対称に相互に近接して平行に配置され、これら２本のアルミニウム配線6-1，6-2を挟むように、両側にそれぞれ１列の計２列の特性調整部１１ａ，１１ｂが形成される。
また、系列（iii）のＡパターン〜Ｄパターンでは、２列の特性調整部１１ａ，１１ｂが、トーションバー３の軸方向に沿って複数に分断され、かつ、調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数（分割数）を、１個から４個まで段階的に増やしており、調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１の全長Ｌ）が増えることで、Ｑ値が減少する特性を示している。
【００５４】
一方、図５の系列（iv）に示す例では、２本のアルミニウム配線6-1，6-2が、トーションバー３の両側面に近い側に配置されることで、平行に対向する２本のアルミニウム配線6-1，6-2の間隔が空けられ、この２本のアルミニウム配線6-1，6-2で挟まれる領域に、２列の特性調整部１１ａ，１１ｂをトーションバー３の軸に対して線対称に配置している。
この系列（iv）のＡパターン〜Ｄパターンでも、系列（iii）のＡパターン〜Ｄパターンと同様に、調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数（分割数）を、１個から４個まで段階的に増やしており、調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１の全長Ｌ）が増えることで、Ｑ値が減少する特性を示している。
【００５５】
従って、１個のトーションバー３上にアルミニウム配線６が複数形成される構成においても、特性調整部１１を付加し、かつ、特性調整部１１の形成パターンを選択することで、アクチュエータ１のＱ値を調整することが可能である。
ここで、１個のトーションバー３上にアルミニウム配線６が１本だけ形成される構成に対して、アルミニウム配線６を２本に増やすことによっても、Ｑ値が減少変化するから、実際のＱ値を要求値に調整するために、１個のトーションバー３上に形成されるアルミニウム配線６を１本から複数に増やし、更に、特性調整部１１を付加的に形成させることで、実際のＱ値を要求値にまで減少させることができる。
【００５６】
この場合、増やしたアルミニウム配線６は、駆動コイル５の通電回路を構成すると共に、可動部４の振動特性（Ｑ値）を調整するための特性調整部１１としても機能することになる。
尚、トーションバー３の軸に沿って配されるアルミニウム配線の両側に線対称に２本のアルミニウム配線を配し、計３本のアルミニウム配線がトーションバー３に配される構成であっても良いし、この３本のアルミニウム配線がトーションバー３に配される構成において、中央の１本と両側の２本とで挟まれる２つの領域それぞれに特性調整部１１を形成させることができる。
【００５７】
また、系列（iii）及び系列（iv）では、特性調整部１１が、トーションバー３の軸方向に複数に分断される構成としたが、特性調整部１１を、トーションバー３の軸方向に連続して設けることができる。
但し、系列（iii）及び系列（iv）のように、特性調整部１１をトーションバー３の軸方向に複数に分断した方が、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくして、可動部４の共振周波数の変化を抑制でき、特性調整部１１をトーションバー３の軸方向に連続して設ける形成パターンよりも好ましい。
【００５８】
上記系列（i）〜（iv）に示した例では、トーションバー３ａ，３ｂ上に設けられる特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長（調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数）を変更することで、Ｑ値の調整を図るが、トーションバー３の幅方向における特性調整部１１の並び数を変更することで、Ｑ値を調整する構成とすることができる。
更に、上記系列（i）〜（iv）に示した例では、特性調整部１１ａ〜１１ｄは、駆動コイル５の通電回路を構成しない（電気端子７ａ，７ｂ及び駆動コイル５に対して電気的に接続されない）が、特性調整部１１はアルミニウム配線６と同じ配線材料で形成されるから、Ｑ値調整のために設けられる特性調整部１１を、電気端子７ａ，７ｂ及び駆動コイル５に対して電気的に接続することで、配線を兼ねるように構成することができる。
【００５９】
以下では、特性調整部１１が配線を兼ね、駆動コイル５の通電回路を構成する実施形態を、図６に基づいて説明する。
図６の系列（v）のＡパターンは、特性調整部１１を備えず、トーションバー３ａ，３ｂ上にアルミニウム配線６ａ，６ｂのみが形成される場合を示し、これに対し、同じ系列（v）のＢパターン〜Ｄパターンは、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成するアルミニウム配線６の数を、２本、３本、４本と増やしたものであり、アルミニウム配線６の数を増やすことで、Ｑ値が低下する特性を示す。
【００６０】
ここで、系列（v）のＡパターンを基準とすると、Ｂパターン〜Ｄパターンで増やしたアルミニウム配線６は、Ｑ値を低下させるために付加された特性調整部１１に相当することになり、Ｑ値を調整するための特性調整部１１は、駆動コイル５の通電回路を構成しないもの（前記通電回路に対して電気的に遮断されたもの）に限定されず、電気端子７と駆動コイル５とを電気的に接続し、駆動コイル５の通電回路を構成する配線であってもよい。
換言すれば、Ｑ値を調整するために形成した特性調整部１１を、電気端子７と駆動コイル５とに電気的に接続すれば配線を兼ねることになり、また、電気端子７と駆動コイル５とに電気的に接続しない場合は、配線としては機能せず、振動特性（Ｑ値）調整用としてのみ機能することになる。
【００６１】
従って、Ｑ値を低下させて要求のＱ値に調整するために、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成するアルミニウム配線６の数を、１本（必要最小数）から増やすように構成することができ、この場合、増やしたアルミニウム配線６が、Ｑ値を調整するための特性調整部１１に相当することになる。
前述のように、系列（iii）及び系列（iv）のアルミニウム配線6-1，6-2が、１つの電極端子７に対し並列に接続される場合、２本のうちの１本は、駆動コイル５の通電回路を構成とすると共に、Ｑ値を調整するための特性調整部１１として付加されたものであると見なすことができる。
【００６２】
尚、一対の電極端子７ａ，７ｂを固定部２の一方端（トーションバー３ａ，３ｂの一方側）に並べて配置し、電極端子７ａに接続されるアルミニウム配線と、電気端子７ｂに接続されるアルミニウム配線とを、同じトーションバー３上に併設させる場合には、この必要最小数である２本のアルミニウム配線のいずれか一方と並列に接続されるアルミニウム配線を付加することで、Ｑ値を低下させる調整が行われ、前記付加したアルミニウム配線が特性調整部に相当することになる。
【００６３】
また、１本のトーションバー３上に複数のアルミニウム配線６を備える場合において、これらアルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断させて設けるようにすれば、分断させない場合に比べてＱ値を高くすることができ、更に、共振周波数の変化を抑制することができる。
アルミニウム配線６としても機能する特性調整部１１を分断させた場合のＱ値変化の様子を、図６の系列（vi），（vii）に示してあり、この系列（vi），（vii）に示すように、アルミニウム配線６の数を変化させることなく、トーションバー３の軸方向におけるアルミニウム配線６の分断数を増やすことで、Ｑ値を増大させることができる。
【００６４】
即ち、図６の系列（vi），（vii）の場合、Ａパターンは、トーションバー３の軸方向において分断されないアルミニウム配線６が複数併設されるが、Ｂパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に２個に分断し、また、Ｃパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に３個に分断し、更に、Ｄパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に４個に分断しており、分断数が増えるに従ってＱ値は増大する傾向を示す。
【００６５】
ここで、アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設ける場合、分断部分は電気的に非導通状態となるので、系列（vi），（vii）に示す例では、前記分断部分に補助導通部を設けて導通させている。
具体的には、可動部４から固定部２にかけての全ての分断部分を包含する領域に、半導体基板材料に不純物を拡散させて拡散導通部３１を形成し、この拡散導通部３１を介して分断部分が電気的に導通されるようにしてある。
【００６６】
前記拡散導通部３１を形成する場合、図４に示す工程（ｂ）において、酸化膜２２ａの拡散導通部３１の形成領域に相当する部分を除去し、この酸化膜２２ａが除去されたシリコンウェハ２１ａの領域に、不純物イオンの注入或いは熱拡散によって拡散導通部３１を形成する。以後は、前記工程と同様にして、アルミニウム配線６等を形成させる。
【００６７】
上記実施形態では、前記特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程において同じ配線材料を用いて形成する構成としたが、前記特性調整部１１を、前記配線保護膜２４と同じ材料によって配線保護膜２４の形成行程において同時に形成させることができる。
図７は、前記特性調整部１１を、前記配線保護膜２４と同じ材料によって形成させる実施形態を示す。
【００６８】
図７に示す系列（viii）は、前記系列（i）と同様な配置パターンで特性調整部１１を設けたものであり、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って延設される４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを備え、これら４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄは、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ配され、アルミニウム配線６ａ，６ｂを軸として線対称に設けられる。
但し、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄは、前記配線保護膜２４と同じ材料（例えばポリイミドなど）によって、配線保護膜２４の形成工程（図４の（ｅ）に示す工程）で同時に形成されるものである。
【００６９】
前記配線保護膜２４の形成工程は、例えば、感光性ポリイミドをスピンコートにより均一に塗布し、塗布後、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域に相当する部分が開口した形状のフォトマスクを基板上に被せ、フォトマスクの上方より紫外線を照射して感光性ポリイミドの露光を行い、露光後、露光された領域以外の感光性ポリイミドを現像液により除去することにより、露光された部分、即ち、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域に相当する部分のみが現像液に溶解されずに残り、配線保護膜２４として形成される。
ここで、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄを、配線保護膜２４と同じ材料（感光性ポリイミド）で形成させる場合には、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域及び特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成領域が開口したフォトマスクを用いて感光性ポリイミドの紫外線露光を行わせ、露光された領域以外を現像液で溶解させることで、配線保護膜２４と同時に、特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成することができる。
【００７０】
そして、図７の系列（viii）に示すように、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄにおいても、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ材料で特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成させる場合と同様に、特性調整部１１ａ〜１１ｄのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向における長さを長くすることで、Ｑ値が減少する傾向を示す。
従って、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄの長さの調整によって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求値に設定することができる。
尚、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄの本数や幅を変化させることによっても、振動特性（Ｑ値）を変更できる。
【００７１】
また、図７の系列（ix）は、アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設け、分断部分が、半導体基板材料に不純物を拡散させて形成した拡散導通部３１を介して電気的に導通されるようにし、更に、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂ及び拡散導通部３１を挟んで両側に１列ずつ、計２列の特性調整部１１ａ，１１ｂを配線保護膜２４と同じ材料で形成する構成とした例を示す。
図７の系列（ix）の場合、拡散導通部３１及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを包含する領域を被覆するように配線保護膜２４を形成するが、この配線保護膜２４を形成する工程で、特性調整部１１ａ，１１ｂを配線保護膜２４と同じ材料で形成する。
【００７２】
特性調整部１１ａ，１１ｂと配線保護膜２４との同時形成は、前述のように、拡散導通部３１及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを包含する領域及び特性調整部１１ａ，１１ｂの形成領域を開口とするマスクを用いて行える。
図７の系列（ix）のアルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設ける場合においても、特性調整部１１ａ，１１ｂのトーションバー３ａ，３ｂ軸方向における長さを長くすることで、Ｑ値が減少する傾向を示し、更に、アルミニウム配線６を分断させることはＱ値を増大変化させることになるから、アルミニウム配線６の分断と特性調整部１１ａ，１１ｂの長さとでＱ値が特定されることになる。
【００７３】
従って、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ，１１ｂの長さの調整及びアルミニウム配線６の分断数の設定とによって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求値に設定することができる。
尚、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を、図５の系列（ii）〜（iv）と同様に、トーションバー３ａ，３ｂ軸方向において分断させて設けることができ、また、図５の系列（iii）と同様に、複数並んだアルミニウム配線６を挟んで両側に配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を配置することができ、更に、図５の系列（iv）と同様に、アルミニウム配線６で挟まれる領域に、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を配置することもできる。
【００７４】
尚、上記実施形態における固定部２を、前記トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と直交する方向に、一対のトーションバーによって、第２固定部に支持させ、第２固定部に対して、固定部２及び可動部４を一体として揺動させ、更に、固定部２に対して可動部４を揺動させることで、可動部４が２次元に揺動する構成であってもよい。
この場合、第２固定部に対して固定部２を支持するトーションバー上に形成させる特性調整部１１の形成パターンと、固定部２に対して可動部４を支持するトーションバー上に形成させる特性調整部１１の形成パターンとの違いによって、第２固定部に対する固定部２及び可動部４の振動特性（Ｑ値）と、固定部２に対する可動部４の振動特性（Ｑ値）とを個別に調整することが可能である。
【００７５】
例えば、ラスタスキャンにおける垂直走査に相当する側のＱ値が、水平走査側のＱ値よりも低くなるように、前記特性調整部１１を形成すれば、水平走査を共振周波数付近の周波数の交流電流を用いて高速に行わせつつ、垂直走査を共振周波数よりも低い周波数によって低速に行わせる場合に、共振周波数よりも低い周波数の交流電流に、共振周波数成分が重畳しても、可動部４が微振動することを抑制でき、安定した低速駆動を行える。
【００７６】
また、上記実施形態では、電磁駆動式のアクチュエータに適用した例を示したが、本発明の適用が可能なアクチュエータは、これに限らず、静電駆動式、圧電駆動式等の駆動方式のアクチュエータにも適用できる。
更に、配線材料で形成される特性調整部１１の厚みｔは、アルミニウム配線６ａ，６ｂや駆動コイル５とは異なる厚みｔに形成されてもよし、同様に、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１の厚みｔは、配線保護膜２４とは異なる厚みｔに形成されてもよい。また、固定部２・可動部４の外形形状は、四角形に限定されず、丸形や楕円形などであってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ プレーナ型アクチュエータ
２ 固定部
３ａ，３ｂ トーションバー
４ 可動部
５ 駆動コイル
６ａ，６ｂ アルミニウム配線
７ａ，７ｂ 電極端子
８ 永久磁石
１１ 特性調整部
２４ 配線保護膜
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとが半導体基板で形成されるプレーナ型アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のプレーナ型アクチュエータとして、例えば特許文献１に記載された電磁駆動式のプレーナ型アクチュエータがある。
このアクチュエータは、半導体基板を異方性エッチングして、枠状の固定部と、可動部と、固定部に可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを一体形成し、可動部に駆動コイル（電気要素）を設け、トーションバーの軸方向と平行な可動部両端縁部の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）を設けて構成される。
【０００３】
そして、外部の駆動回路から可動部の駆動コイルに対して電流を供給し、駆動コイルを流れる電流と永久磁石の静磁界との相互作用により発生する駆動力（ローレンツ力）によって、可動部をトーションバーの軸回りに揺動させる。
ここで、可動部に反射ミラーを設ければ、可動部を揺動駆動することで、反射ミラーに照射した光ビームの反射光を走査できるので、前記プレーナ型アクチュエータは、光スキャナやレーザプロジェクタ等の光デバイスにおける光走査用アクチュエータとして好適である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９５７８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、可動部の揺動駆動においては、駆動コイルに流す交流電流の周波数を、可動部の共振周波数付近に設定すれば、少ない電流で所望の揺動角に駆動することができ、共振周波数を利用して高速に振動させる場合には、アクチュエータの振動系におけるＱ値を高めに設定し、共振周波数で得られる振動エネルギーを高くすることが好ましい。
一方、可動部を低速で駆動する場合（交流電流の周波数を共振周波数よりも低く設定する場合）、駆動信号に共振周波数成分が含まれてしまうと、可動部が共振して微振動を生じるので、前記Ｑ値を低めに設定し、共振周波数付近での振動エネルギーを小さくすれば、共振による可動部の微振動を抑制することができる。
【０００６】
このように、アクチュエータの振動系におけるＱ値は、駆動速度の要求などに応じて適正な値が異なるため、Ｑ値を要求値に簡易に調整できるようにすることが望まれていた。
尚、前記Ｑ値とは、共振のピークの鋭さを表す振動特性値であり、振動エルギーが最大となる周波数をω0、振動エネルギーが最大値の半値となる周波数をω1，ω2としたときに、数１に従って算出される。数１の分母の「ω2−ω1」は所謂半値幅である。
【数１】
【０００７】
本発明は上記問題点に着目してなされたものであり、可動部の振動特性を簡易に調整できるプレーナ型アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このため、請求項１に係る発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成したプレーナ型アクチュエータにおいて、前記トーションバー上に、前記可動部の振動特性を調整するための特性調整部を形成する構成とした。
【０００９】
かかる構成では、トーションバー上に形成される特性調整部の面積，数，配置など（形成パターン）によって、トーションバーの機械的特性が変化し、アクチュエータの振動特性が変化するので、同じ形状・材質の可動部及びトーションバーを用いながら、可動部の振動特性を容易に要求特性に設定できる。
【００１０】
上記請求項１の構成において、請求項２のように、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成される場合に、前記特性調整部を前記配線の材料によって形成することができる。
かかる構成では、特性調整部が配線の材料で形成されるので、配線と同じ工程で同時に形成させることが可能で、特性調整部の形成も容易に行える。
【００１１】
上記請求項２の構成において、請求項３のように、前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、前記配線と共に、前記電気要素の通電回路を構成するようにできる。
この場合、特性調整部のうちの少なくとも一部は、可動部の振動特性の調整機能を有し、かつ、配線と共に、可動部の電気要素に対する通電回路として機能するよう構成され、換言すると、特性調整部は、可動部の電気要素に対して電気的に接続されて配線として機能しつつ、その形成パターンによって振動特性の調整を行う。
【００１２】
上記請求項３の構成において、請求項４のように、前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、補助導通部を介して前記電気要素に対して電気的に接続される構成とすることができる。
この場合、例えば、特性調整部が、トーションバーの軸方向に分断される場合は、分断部分を、補助導通部を介して導通させ、特性調整部と補助導通部とを組み合わせて電気要素に対して電気的に接続される。
【００１３】
上記請求項１の構成において、請求項５のように、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されると共に、前記配線を被覆する配線保護膜が形成される場合、前記特性調整部を前記配線保護膜の材料によって形成することができる。
かかる構成では、特性調整部が配線保護膜の材料で形成されるので、配線保護膜と同じ工程で同時に形成させることが可能で、特性調整部の形成も容易に行える。
【００１４】
上記請求項１〜５の構成において、請求項６のように、前記振動特性を、前記可動部の振動系におけるＱ値とすることができる。
この場合、特性調整部の形成パターンによって可動部のＱ値が変化するので、要求のＱ値が得られる形成パターンに従って特性調整部を設けることで、共振周波数でより高い振動エネルギーを得られる高Ｑ値に設定したり、共振周波数付近での振動エネルギーの変化を小さくして、共振周波数を外れた周波数での安定駆動を実現できるように、低Ｑ値に設定したりすることができる。
【００１５】
また、請求項２〜５構成において、請求項７のように、前記特性調整部を、前記トーションバーの幅方向で前記配線を挟むように、対をなして配することができる。
この場合、配線を軸として線対称になるように、特性調整部を配線の両側に設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１６】
また、請求項２〜５構成において、請求項８のように、前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、これら複数の配線を前記トーションバーの幅方向で挟むように、前記特性調整部が対をなして配される構成とすることができる。
この場合、トーションバーに対して配線が複数形成され、これら複数の配線の束を軸として線対称になるように、特性調整部を複数の配線の束の両側に設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１７】
更に、請求項２〜５構成において、請求項９のように、前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、前記複数の配線で挟まれる領域に前記特性調整部を配する構成とすることができる。
この場合、トーションバーに対して配線が複数形成され、これら配線で挟まれる領域に特性調整部を設けて、可動部の振動特性を調整する。
【００１８】
また、請求項１〜９の構成において、請求項１０のように、前記特性調整部が、前記トーションバーの軸方向において、複数に分断されて配される構成とすることができる。
この場合、特性調整部が、トーションバーの軸方向において複数に分断され、該分断パターン（間隔、分断数など）によっても、可動部の振動特性が調整される。
【００１９】
また、請求項１〜１０の構成において、請求項１１のように、前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配される構成とすることができる。
この場合、特性調整部が、トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配され、このトーションバーの幅方向に並べられる特性調整部の数や、個々の特性調整部の長さ・幅などによって、可動部の振動特性が調整される。
【００２０】
上記請求項１〜１１の構成において、請求項１２のように、前記電気要素が駆動コイルであり、該駆動コイルに前記配線を介して電流を供給することにより発生する駆動力で、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに揺動させる構成とすることができる。
【００２１】
また、請求項１３に係る発明は、固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成し、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されるプレーナ型アクチュエータにおいて、前記トーションバー上に、配線材料によって形成され、前記電気要素に対して電気的に接続されない調整部を備える構成とした。
【００２２】
かかる構成では、トーションバー上に、可動部の電気要素の通電回路を構成する配線と共に、配線材料によって形成されるものの、前記電気要素に接続されずに、前記通電回路を構成しない調整部が備えられ、この通電回路を構成しない調整部が付加的に設けられることで、可動部の振動特性が調整される。
【発明の効果】
【００２３】
かかるプレーナ型アクチュエータによれば、トーションバーなどの材質・形状を変更することなく、可動部の振動特性を容易に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係るプレーナ型アクチュエータを示す平面図
【図２】アクチュエータの駆動電流の周波数と振動エネルギーとの相関を、Ｑ値の高低毎に示す線図
【図３】図１の部分拡大図
【図４】実施形態におけるアルミニウム配線及び配線保護膜の形成工程を示す図
【図５】実施形態においてアルミニウム配線と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【図６】実施形態においてアルミニウム配線と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【図７】実施形態において配線保護膜と同じ材料で形成される特性調整部の形成パターンとＱ値との相関を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るプレーナ型アクチュエータの実施形態を示す。
図１に示すプレーナ型アクチュエータは、半導体製造技術を利用して製造したＭＥＭＳ（micro electro mechanical system）デバイスであって、電磁駆動式のアクチュエータである。
【００２６】
図１において、このアクチュエータ１は、枠状の固定部２と、一対のトーションバー３ａ，３ｂと、可動部４とを備え、前記可動部４は、前記一対のトーションバー３ａ，３ｂを介して前記固定部２の開口部に揺動可能に支持される。
前記固定部２、トーションバー３ａ，３ｂ及び可動部４は、半導体基板を用いて一体に形成される。具体的には、例えば、Ｓｉ単結晶基板をＫＯＨ水溶液による結晶軸異方性エッチングを行うことによって、前記トーションバー３ａ，３ｂ及び可動部４が形成される。
【００２７】
前記可動部４の周縁部には、通電時に磁界を発生する駆動コイル５（電気要素）が形成され、該駆動コイル５は、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されるアルミニウム配線６ａ，６ｂを介し、固定部２に形成された一対の電極端子７ａ，７ｂに電気的に接続される。前記電極端子７ａ，７ｂは、図外の駆動回路（制御ユニット）の電極端子に対し、例えばワイヤーボンディング等により電気的に接続される。
即ち、前記駆動コイル５には、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂを含む通電回路によって電流が供給される。
【００２８】
尚、本実施形態では、前述のようにアルミニウム配線を用いるが、配線材料をアルミニウムに限定するものではなく、導電性を有する公知の材料を配線材料として適宜選択できる。
また、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部と対面する固定部２の外方には、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部の駆動コイル５部分に静磁界を作用させる静磁界発生手段である一対の永久磁石８，８が、互いに反対磁極を対向して配置されている。
【００２９】
そして、前記駆動コイル５に電流を供給すると、永久磁石８，８によって発生する静磁界が、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と平行な可動部４の対辺部を流れる駆動コイル５の電流に作用することで、駆動コイル５にローレンツ力を発生させ、上記可動部４を、前記トーションバー３ａ，３ｂを中心に揺動させる。
ここで、前記可動部４に反射ミラーを設ければ、前記アクチュエータ１を、レーザプリンタのスキャナや、投影型のディスプレイのスキャナ等として用いることができる。
【００３０】
尚、永久磁石８，８は、可動部に対してローレンツ力が働く磁場を生じるように配置すればよく、図１に示した配置の他、例えば特開平７−１７５００５号公報に開示されるように、対をなす永久磁石を上下に配置する構成とすることができ、また、特開２００４−２０６０４３号公報に開示されるように、トーションバーの軸方向に対して略直角でかつ可動部に対して略平行な外部磁界成分を発生するように、永久磁石を配置する構成などであってもよく、更には、永久磁石８，８に代えて電磁石を用いることもできる。
【００３１】
ところで、前記トーションバー３ａ，３ｂと可動部４の固有振動数に略等しい周波数の交流電流が駆動コイル５に供給されると、可動部４はこの周波数で共振し、共振のピークの鋭さを表すＱ値が高いと、図２に示すように、共振周波数で得られる振動エネルギーが高くなり、共振周波数で効率よく揺動させることができる。
また、前記Ｑ値を低く抑えた設定にすれば、図２に示すように、共振周波数付近での振動エネルギーが小さくなって、低速で駆動させる場合に駆動信号に共振周波数成分が含まれても、可動部４が共振して微振動してしまうことを抑制できる。
【００３２】
このように、前記Ｑ値の要求は、可動部４を高速で駆動するか低速で駆動するかのなどの仕様によって異なるため、本実施形態では、図１，図３に示すように、前記トーションバー３ａ，３ｂ上に、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂに加えて、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ配線材料であるアルミニウムによって薄い帯状の特性調整部１１を形成し、該特性調整部１１の形成パターンによって、Ｑ値（振動特性）を要求値に調整するようにしてある。
【００３３】
前記特性調整部１１は、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されることで、特性調整部１１が形成されない場合に比して、トーションバー３ａ，３ｂの機械的特性を変化させ、これによって、Ｑ値（振動特性）を変化させるものである。
尚、図１，図３に示した特性調整部１１は、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ配線材料によって前記アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程で同時に形成され、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成されるアルミニウム製の薄膜である点でアルミニウム配線６ａ，６ｂと共通するが、特性調整部１１は、前記駆動コイル５に対して電気的に接続されず、駆動コイル５の通電回路を構成するものでない。
【００３４】
図１，図３に示した特性調整部１１は、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って延設される４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄからなり、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ配され、アルミニウム配線６ａ，６ｂを軸として線対称に設けられることで、可動部４の揺動バランスが崩れて片側に大きく揺動することがないようにしている。
【００３５】
即ち、アルミニウム配線６ａ，６ｂを境とするトーションバー３ａ，３ｂの幅方向の一方側に、特性調整部１１ａと特性調整部１１ｂとが、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向に隣接して配され、また、アルミニウム配線６ａ，６ｂを境とするトーションバー３ａ，３ｂの幅方向の他方側に、特性調整部１１ｃと特性調整部１１ｄとが、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向に隣接して配され、特性調整部１１ａと特性調整部１１ｄとが対をなして、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟み、特性調整部１１ｂと特性調整部１１ｃとが対をなして、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟むように、４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄがトーションバー３ａ，３ｂ上にそれぞれ配される。
【００３６】
前記特性調整部１１ａ〜１１ｄのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向の全長Ｌは、トーションバー３ａ，３ｂの長さよりも短く、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄの幅Ｗはアルミニウム配線６ａ，６ｂの幅と略同等で、また、厚さｔも、アルミニウム配線６ａ，６ｂと略同等に形成される。
更に、特性調整部１１ａ〜１１ｄそれぞれは、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って４個に分断されており、かつ、分断された個々の調整部材Ｘの長さＬｄ、及び、調整部材Ｘ間のトーションバー３ａ，３ｂの軸方向における間隔ＳＰは一定に設定されている。
【００３７】
換言すれば、長さＬｄの調整部材Ｘを、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に一定の間隔ＳＰで４個並べ、１例の特性調整部１１が構成される。
但し、相互に長さＬｄが異なる調整部材Ｘを、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って複数並べて１列の特性調整部１１を形成させることができ、更に、１列の特性調整部１１を構成する複数の調整部材Ｘが、相互に異なる間隔ＳＰでトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って並べられる構成とすることができる。
【００３８】
図４は、前記アクチュエータ１における駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ及び特性調整部１１ａ〜１１ｄの製造工程を示す。
まず、図４（ａ）に示すような、２枚の単結晶シリコンウェハ２１ａ，２１ｃの間に熱酸化膜層２１ｂを挟んで接合した積層体であるＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板２１について、図４（ｂ）に示すように、例えば酸化炉によって表裏面を熱酸化してシリコン酸化膜２２ａ，２２ｂを形成する。
【００３９】
次いで、図４（ｃ）に示すように、前記シリコン酸化膜２２ａ上面全体に、アルミニウム（Ａｌ）からなる金属膜２３をスパッタリング等により形成する。
次に、前記金属膜２３上面全体に感光性レジストをスピンコートにより均一に塗布し、その後、駆動コイル５、該駆動コイル５から引き出されるアルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、更に、特性調整部１１の形成部分を遮光領域とするフォトマスクを被せて紫外線露光し、露光後、露光（感光）された領域の感光性レジストを、現像液を用いて溶解除去する。
【００４０】
そして、以上の工程により形成されたレジストパターンをマスクとして金属膜２３をドライエッチングし、図４（ｄ）に示すように、駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、更に、特性調整部１１（図４（ｄ）では電極端子７ａ，７ｂ及び特性調整部１１の図示省略）を形成する。
その後、図４（ｅ）に示すように、駆動コイル５及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを、被覆する配線保護膜２４を形成する。前記配線保護膜２４の材質は、有機膜としてのポリイミドや、無機膜としての二酸化ケイ素ＳｉＯ2，窒化ケイ素Ｓｉ3Ｎ4などである。
駆動コイル５、アルミニウム配線６ａ，６ｂ、電極端子７ａ，７ｂ、特性調整部１１の製造工程を、図４に示した工程に限定するものではないが、特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ工程で同じ配線材料で形成させるようにすれば、特性調整部１１を付加的に設けることによる製造工程の増大を回避できる。尚、駆動コイル５が多層に形成されるアクチュエータ１であってもよい。
【００４１】
図５は、前記特性調整部１１の形成パターンとＱ値との相関を示すものであり、図１，図３に示した特性調整部１１ａ〜１１ｄは、系列（ii）のＤパターンに相当する。
図５の系列（ii）のＡ〜Ｃパターンは、Ｄパターンに対して特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長を短くしたパターン、換言すれば、全長Ｌｄの調整部材Ｘについてのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿った並び数を減らしたパターンを示し、Ｄパターンが、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って調整部材Ｘを４個並べたのに対し、Ｃパターンは３個、Ｂパターンは２個、Ａパターンは１個の場合を示す。
【００４２】
図５の系列（ii）のＡ〜Ｄパターンに示すように、調整部材Ｘの並び数を減らし、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌを短くすると、Ｑ値は増大変化を示し、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合に対しては、調整部材Ｘを付加する数（特性調整部１１の総面積）を増やすほどＱ値は低下する。
そこで、要求のＱ値に近いＱ値が得られる調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌ）を、実際にアクチュエータ１に適用する特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成パターンとして選択し、選択した形成パターンに従って特性調整部１１ａ〜１１ｄを、アクチュエータ１のトーションバー３ａ，３ｂ上にアルミニウム配線６ａ，６ｂと共に設けるようにする。
【００４３】
具体的には、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合に対して、Ｑ値の低下要求が高いほど、Ａ〜ＤパターンのうちのＤパターン側を選択し（調整部材Ｘの並び数を増やし）、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌを長くする。
このように、特性調整部１１の形成パターンの選択によって実際のＱ値を要求値に近づけることができ、例えば、可動部４を高速駆動させるか低速駆動させるかによって異なるＱ値の要求を、特性調整部１１の形成パターンの選択によって満たすことができる。
【００４４】
前記特性調整部１１は、前記アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程において同じ配線材料を用いて形成されるから、特性調整部１１を付加的に形成することによる工程数の増大がなく、また、半導体製造技術（フォトマスク）を用いて特性調整部１１を形成させることで、特性調整部１１を寸法精度良く形成できるから、要求のＱ値に高精度に調整することができる。
特性調整部１１とＱ値との相関は、基本的には、特性調整部１１の総面積が増えるほどＱ値は低下する傾向を示し、係る基本的な傾向に基づいて、特性調整部１１の形成パターンは適宜変更することが可能である。
【００４５】
特性調整部１１の幅を一定とすると、上記のように、特性調整部１１の全長Ｌが長いほどＱ値が下がる傾向となり、このＱ値変化の傾向は、トーションバー３ａ，３ｂ軸方向に沿って複数に分断しない場合でも同様で、特性調整部１１を分断しないで設けた例を、図５の系列（i）に示してある。
系列（i）のＡパターンは、特性調整部１１ａ〜１１ｄを備えない場合であり、Ｂパターン〜Ｄパターンでは、４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ設けてあり、特性調整部１１ａ〜１１ｄはそれぞれ分断されることなくトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って連続的に形成される。
【００４６】
系列（i）のＢパターン〜Ｄパターンのうち、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌは、Ｂパターンが最も短く、次いでＣパターンが長く、Ｄパターンが最も長く設定されており、Ｑ値は、Ａ＞Ｂ＞Ｃ＞Ｄの順になり、系列（ii）と同様に、特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長Ｌが長くなるほど、振動系のＱ値をより低い値に調整される。
ところで、トーションバー３ａ，３ｂの捩れ運動に伴って特性調整部１１ａ〜１１ｄに剪断応力が発生するが、この剪断応力により発生するストレスマイグレーションによって特性調整部１１ａ〜１１ｄにボイドが発生することで、特性調整部１１ａ〜１１ｄを含むトーションバー３ａ，３ｂ全体の捩れ剛性が変化し、可動部４の共振周波数などの駆動特性が変化してしまう可能性がある。
【００４７】
ここで、系列（i）のＣパターンと系列（ii）のＣパターンとは、略同等のＱ値を示すが、系列（ii）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に特性調整部１１ａ〜１１ｄを複数に分断し、個々の調整部材Ｘの長さを短くすれば、系列（i）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成する場合に比べて、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくできる。
そして、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくできれば、ボイドの発生、引いては、特性調整部１１ａ〜１１ｄを含むトーションバー３ａ，３ｂ全体の捩れ剛性の変化を抑制でき、可動部４の共振周波数が変化してしまうことを抑制できる。
【００４８】
このため、系列（i）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成するパターンよりも、系列（ii）のように、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に特性調整部１１ａ〜１１ｄを複数に分断して設け、個々の調整部材Ｘのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向の長さが短くなるようにすることが好ましい。
換言すれば、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくして、可動部４の共振周波数の変化を抑制するため、特性調整部１１は多くに分割して分散配置させることが好ましく、特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成パターンは、要求のＱ値が得られ、かつ、共振周波数の変化を抑制できるように選択するとよい。
【００４９】
尚、図５に示す系列（i）及び系列（ii）では、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に２列、他方側に２列の計４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成したが、列数を４列に限定するものではなく、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に１列、他方側に１列の計２列の特性調整部１１を形成させたり、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで一方側に３列、他方側に３列の計６列の特性調整部１１を形成させたりすることができ、列数を４列に限定するものではない。
【００５０】
また、例えば、トーションバー３ａ，３ｂを挟んで対称位置に形成される特性調整部１１ａ，１１ｄの全長と、同じく対称位置に形成される特性調整部１１ｂ，１１ｃの全長とを、相互に異なる長さにすることもできる。
更に、特性調整部１１ａ，１１ｄと特性調整部１１ｂ，１１ｃとの一方がトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に分断され、他方がトーションバー３ａ，３ｂの軸方向に連続して形成される構成とすることもできる。
【００５１】
また、所定幅及び所定長さの調整部材Ｘを千鳥状に配置したり、調整部材Ｘを円弧状に並べたりすることが可能であって、調整部材Ｘの配置は、縦横に一定の間隔で直線的に並べる構成に限定されない。
また、短冊状の特性調整部１１を、その長手方向をトーションバー３ａ，３ｂの幅方向として配置することができ、更に、特性調整部１１の形状は短冊状に限定されず、楕円形などの他の形状を適宜選択できる。
【００５２】
また、前記トーションバー３ａ，３ｂそれぞれに形成されるアルミニウム配線６は１本に限定されるものではなく、図５の系列（iii）及び系列（iv）に示すように、前記トーションバー３ａ，３ｂそれぞれに複数（系列（iii）及び系列（iv）の場合、２本）のアルミニウム配線６が相互に平行に形成される構成であっても良い。
１個のトーションバー３上に複数形成されるアルミニウム配線６は、１個の電極端子７に対し並列に接続される構成であっても良いし、また、一対の電極端子７ａ，７ｂを固定部２の一方端（トーションバー３ａ，３ｂの一方側）に並べて配置し、電極端子７ａに接続されるアルミニウム配線と、電気端子７ｂに接続されるアルミニウム配線とが、同じトーションバー３上に併設される構成であっても良い。
【００５３】
図５の系列（iii）に示す例では、２本のアルミニウム配線6-1，6-2が、トーションバー３の軸に対して線対称に相互に近接して平行に配置され、これら２本のアルミニウム配線6-1，6-2を挟むように、両側にそれぞれ１列の計２列の特性調整部１１ａ，１１ｂが形成される。
また、系列（iii）のＡパターン〜Ｄパターンでは、２列の特性調整部１１ａ，１１ｂが、トーションバー３の軸方向に沿って複数に分断され、かつ、調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数（分割数）を、１個から４個まで段階的に増やしており、調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１の全長Ｌ）が増えることで、Ｑ値が減少する特性を示している。
【００５４】
一方、図５の系列（iv）に示す例では、２本のアルミニウム配線6-1，6-2が、トーションバー３の両側面に近い側に配置されることで、平行に対向する２本のアルミニウム配線6-1，6-2の間隔が空けられ、この２本のアルミニウム配線6-1，6-2で挟まれる領域に、２列の特性調整部１１ａ，１１ｂをトーションバー３の軸に対して線対称に配置している。
この系列（iv）のＡパターン〜Ｄパターンでも、系列（iii）のＡパターン〜Ｄパターンと同様に、調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数（分割数）を、１個から４個まで段階的に増やしており、調整部材Ｘの並び数（特性調整部１１の全長Ｌ）が増えることで、Ｑ値が減少する特性を示している。
【００５５】
従って、１個のトーションバー３上にアルミニウム配線６が複数形成される構成においても、特性調整部１１を付加し、かつ、特性調整部１１の形成パターンを選択することで、アクチュエータ１のＱ値を調整することが可能である。
ここで、１個のトーションバー３上にアルミニウム配線６が１本だけ形成される構成に対して、アルミニウム配線６を２本に増やすことによっても、Ｑ値が減少変化するから、実際のＱ値を要求値に調整するために、１個のトーションバー３上に形成されるアルミニウム配線６を１本から複数に増やし、更に、特性調整部１１を付加的に形成させることで、実際のＱ値を要求値にまで減少させることができる。
【００５６】
この場合、増やしたアルミニウム配線６は、駆動コイル５の通電回路を構成すると共に、可動部４の振動特性（Ｑ値）を調整するための特性調整部１１としても機能することになる。
尚、トーションバー３の軸に沿って配されるアルミニウム配線の両側に線対称に２本のアルミニウム配線を配し、計３本のアルミニウム配線がトーションバー３に配される構成であっても良いし、この３本のアルミニウム配線がトーションバー３に配される構成において、中央の１本と両側の２本とで挟まれる２つの領域それぞれに特性調整部１１を形成させることができる。
【００５７】
また、系列（iii）及び系列（iv）では、特性調整部１１が、トーションバー３の軸方向に複数に分断される構成としたが、特性調整部１１を、トーションバー３の軸方向に連続して設けることができる。
但し、系列（iii）及び系列（iv）のように、特性調整部１１をトーションバー３の軸方向に複数に分断した方が、特性調整部１１ａ〜１１ｄに発生する剪断応力を小さくして、可動部４の共振周波数の変化を抑制でき、特性調整部１１をトーションバー３の軸方向に連続して設ける形成パターンよりも好ましい。
【００５８】
上記系列（i）〜（iv）に示した例では、トーションバー３ａ，３ｂ上に設けられる特性調整部１１ａ〜１１ｄの全長（調整部材Ｘのトーションバー３の軸方向に沿った並び数）を変更することで、Ｑ値の調整を図るが、トーションバー３の幅方向における特性調整部１１の並び数を変更することで、Ｑ値を調整する構成とすることができる。
更に、上記系列（i）〜（iv）に示した例では、特性調整部１１ａ〜１１ｄは、駆動コイル５の通電回路を構成しない（電気端子７ａ，７ｂ及び駆動コイル５に対して電気的に接続されない）が、特性調整部１１はアルミニウム配線６と同じ配線材料で形成されるから、Ｑ値調整のために設けられる特性調整部１１を、電気端子７ａ，７ｂ及び駆動コイル５に対して電気的に接続することで、配線を兼ねるように構成することができる。
【００５９】
以下では、特性調整部１１が配線を兼ね、駆動コイル５の通電回路を構成する実施形態を、図６に基づいて説明する。
図６の系列（v）のＡパターンは、特性調整部１１を備えず、トーションバー３ａ，３ｂ上にアルミニウム配線６ａ，６ｂのみが形成される場合を示し、これに対し、同じ系列（v）のＢパターン〜Ｄパターンは、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成するアルミニウム配線６の数を、２本、３本、４本と増やしたものであり、アルミニウム配線６の数を増やすことで、Ｑ値が低下する特性を示す。
【００６０】
ここで、系列（v）のＡパターンを基準とすると、Ｂパターン〜Ｄパターンで増やしたアルミニウム配線６は、Ｑ値を低下させるために付加された特性調整部１１に相当することになり、Ｑ値を調整するための特性調整部１１は、駆動コイル５の通電回路を構成しないもの（前記通電回路に対して電気的に遮断されたもの）に限定されず、電気端子７と駆動コイル５とを電気的に接続し、駆動コイル５の通電回路を構成する配線であってもよい。
換言すれば、Ｑ値を調整するために形成した特性調整部１１を、電気端子７と駆動コイル５とに電気的に接続すれば配線を兼ねることになり、また、電気端子７と駆動コイル５とに電気的に接続しない場合は、配線としては機能せず、振動特性（Ｑ値）調整用としてのみ機能することになる。
【００６１】
従って、Ｑ値を低下させて要求のＱ値に調整するために、トーションバー３ａ，３ｂ上に形成するアルミニウム配線６の数を、１本（必要最小数）から増やすように構成することができ、この場合、増やしたアルミニウム配線６が、Ｑ値を調整するための特性調整部１１に相当することになる。
前述のように、系列（iii）及び系列（iv）のアルミニウム配線6-1，6-2が、１つの電極端子７に対し並列に接続される場合、２本のうちの１本は、駆動コイル５の通電回路を構成とすると共に、Ｑ値を調整するための特性調整部１１として付加されたものであると見なすことができる。
【００６２】
尚、一対の電極端子７ａ，７ｂを固定部２の一方端（トーションバー３ａ，３ｂの一方側）に並べて配置し、電極端子７ａに接続されるアルミニウム配線と、電気端子７ｂに接続されるアルミニウム配線とを、同じトーションバー３上に併設させる場合には、この必要最小数である２本のアルミニウム配線のいずれか一方と並列に接続されるアルミニウム配線を付加することで、Ｑ値を低下させる調整が行われ、前記付加したアルミニウム配線が特性調整部に相当することになる。
【００６３】
また、１本のトーションバー３上に複数のアルミニウム配線６を備える場合において、これらアルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断させて設けるようにすれば、分断させない場合に比べてＱ値を高くすることができ、更に、共振周波数の変化を抑制することができる。
アルミニウム配線６としても機能する特性調整部１１を分断させた場合のＱ値変化の様子を、図６の系列（vi），（vii）に示してあり、この系列（vi），（vii）に示すように、アルミニウム配線６の数を変化させることなく、トーションバー３の軸方向におけるアルミニウム配線６の分断数を増やすことで、Ｑ値を増大させることができる。
【００６４】
即ち、図６の系列（vi），（vii）の場合、Ａパターンは、トーションバー３の軸方向において分断されないアルミニウム配線６が複数併設されるが、Ｂパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に２個に分断し、また、Ｃパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に３個に分断し、更に、Ｄパターンは、各アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に４個に分断しており、分断数が増えるに従ってＱ値は増大する傾向を示す。
【００６５】
ここで、アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設ける場合、分断部分は電気的に非導通状態となるので、系列（vi），（vii）に示す例では、前記分断部分に補助導通部を設けて導通させている。
具体的には、可動部４から固定部２にかけての全ての分断部分を包含する領域に、半導体基板材料に不純物を拡散させて拡散導通部３１を形成し、この拡散導通部３１を介して分断部分が電気的に導通されるようにしてある。
【００６６】
前記拡散導通部３１を形成する場合、図４に示す工程（ｂ）において、酸化膜２２ａの拡散導通部３１の形成領域に相当する部分を除去し、この酸化膜２２ａが除去されたシリコンウェハ２１ａの領域に、不純物イオンの注入或いは熱拡散によって拡散導通部３１を形成する。以後は、前記工程と同様にして、アルミニウム配線６等を形成させる。
【００６７】
上記実施形態では、前記特性調整部１１を、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成工程において同じ配線材料を用いて形成する構成としたが、前記特性調整部１１を、前記配線保護膜２４と同じ材料によって配線保護膜２４の形成行程において同時に形成させることができる。
図７は、前記特性調整部１１を、前記配線保護膜２４と同じ材料によって形成させる実施形態を示す。
【００６８】
図７に示す系列（viii）は、前記系列（i）と同様な配置パターンで特性調整部１１を設けたものであり、トーションバー３ａ，３ｂの軸方向に沿って延設される４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄを備え、これら４列の特性調整部１１ａ〜１１ｄは、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂを挟んで両側に２列ずつ配され、アルミニウム配線６ａ，６ｂを軸として線対称に設けられる。
但し、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄは、前記配線保護膜２４と同じ材料（例えばポリイミドなど）によって、配線保護膜２４の形成工程（図４の（ｅ）に示す工程）で同時に形成されるものである。
【００６９】
前記配線保護膜２４の形成工程は、例えば、感光性ポリイミドをスピンコートにより均一に塗布し、塗布後、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域に相当する部分が開口した形状のフォトマスクを基板上に被せ、フォトマスクの上方より紫外線を照射して感光性ポリイミドの露光を行い、露光後、露光された領域以外の感光性ポリイミドを現像液により除去することにより、露光された部分、即ち、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域に相当する部分のみが現像液に溶解されずに残り、配線保護膜２４として形成される。
ここで、前記特性調整部１１ａ〜１１ｄを、配線保護膜２４と同じ材料（感光性ポリイミド）で形成させる場合には、アルミニウム配線６ａ，６ｂの形成領域及び特性調整部１１ａ〜１１ｄの形成領域が開口したフォトマスクを用いて感光性ポリイミドの紫外線露光を行わせ、露光された領域以外を現像液で溶解させることで、配線保護膜２４と同時に、特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成することができる。
【００７０】
そして、図７の系列（viii）に示すように、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄにおいても、アルミニウム配線６ａ，６ｂと同じ材料で特性調整部１１ａ〜１１ｄを形成させる場合と同様に、特性調整部１１ａ〜１１ｄのトーションバー３ａ，３ｂの軸方向における長さを長くすることで、Ｑ値が減少する傾向を示す。
従って、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄの長さの調整によって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求値に設定することができる。
尚、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ〜１１ｄの本数や幅を変化させることによっても、振動特性（Ｑ値）を変更できる。
【００７１】
また、図７の系列（ix）は、アルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設け、分断部分が、半導体基板材料に不純物を拡散させて形成した拡散導通部３１を介して電気的に導通されるようにし、更に、トーションバー３ａ，３ｂの幅方向でアルミニウム配線６ａ，６ｂを両側から挟むように、アルミニウム配線６ａ，６ｂ及び拡散導通部３１を挟んで両側に１列ずつ、計２列の特性調整部１１ａ，１１ｂを配線保護膜２４と同じ材料で形成する構成とした例を示す。
図７の系列（ix）の場合、拡散導通部３１及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを包含する領域を被覆するように配線保護膜２４を形成するが、この配線保護膜２４を形成する工程で、特性調整部１１ａ，１１ｂを配線保護膜２４と同じ材料で形成する。
【００７２】
特性調整部１１ａ，１１ｂと配線保護膜２４との同時形成は、前述のように、拡散導通部３１及びアルミニウム配線６ａ，６ｂを包含する領域及び特性調整部１１ａ，１１ｂの形成領域を開口とするマスクを用いて行える。
図７の系列（ix）のアルミニウム配線６をトーションバー３の軸方向に分断して設ける場合においても、特性調整部１１ａ，１１ｂのトーションバー３ａ，３ｂ軸方向における長さを長くすることで、Ｑ値が減少する傾向を示し、更に、アルミニウム配線６を分断させることはＱ値を増大変化させることになるから、アルミニウム配線６の分断と特性調整部１１ａ，１１ｂの長さとでＱ値が特定されることになる。
【００７３】
従って、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１ａ，１１ｂの長さの調整及びアルミニウム配線６の分断数の設定とによって、可動部４の振動特性（Ｑ値）を要求値に設定することができる。
尚、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を、図５の系列（ii）〜（iv）と同様に、トーションバー３ａ，３ｂ軸方向において分断させて設けることができ、また、図５の系列（iii）と同様に、複数並んだアルミニウム配線６を挟んで両側に配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を配置することができ、更に、図５の系列（iv）と同様に、アルミニウム配線６で挟まれる領域に、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１を配置することもできる。
【００７４】
尚、上記実施形態における固定部２を、前記トーションバー３ａ，３ｂの軸方向と直交する方向に、一対のトーションバーによって、第２固定部に支持させ、第２固定部に対して、固定部２及び可動部４を一体として揺動させ、更に、固定部２に対して可動部４を揺動させることで、可動部４が２次元に揺動する構成であってもよい。
この場合、第２固定部に対して固定部２を支持するトーションバー上に形成させる特性調整部１１の形成パターンと、固定部２に対して可動部４を支持するトーションバー上に形成させる特性調整部１１の形成パターンとの違いによって、第２固定部に対する固定部２及び可動部４の振動特性（Ｑ値）と、固定部２に対する可動部４の振動特性（Ｑ値）とを個別に調整することが可能である。
【００７５】
例えば、ラスタスキャンにおける垂直走査に相当する側のＱ値が、水平走査側のＱ値よりも低くなるように、前記特性調整部１１を形成すれば、水平走査を共振周波数付近の周波数の交流電流を用いて高速に行わせつつ、垂直走査を共振周波数よりも低い周波数によって低速に行わせる場合に、共振周波数よりも低い周波数の交流電流に、共振周波数成分が重畳しても、可動部４が微振動することを抑制でき、安定した低速駆動を行える。
【００７６】
また、上記実施形態では、電磁駆動式のアクチュエータに適用した例を示したが、本発明の適用が可能なアクチュエータは、これに限らず、静電駆動式、圧電駆動式等の駆動方式のアクチュエータにも適用できる。
更に、配線材料で形成される特性調整部１１の厚みｔは、アルミニウム配線６ａ，６ｂや駆動コイル５とは異なる厚みｔに形成されてもよし、同様に、配線保護膜２４と同じ材料で形成される特性調整部１１の厚みｔは、配線保護膜２４とは異なる厚みｔに形成されてもよい。また、固定部２・可動部４の外形形状は、四角形に限定されず、丸形や楕円形などであってもよい。
【符号の説明】
【００７７】
１ プレーナ型アクチュエータ
２ 固定部
３ａ，３ｂ トーションバー
４ 可動部
５ 駆動コイル
６ａ，６ｂ アルミニウム配線
７ａ，７ｂ 電極端子
８ 永久磁石
１１ 特性調整部
２４ 配線保護膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成したプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記トーションバー上に、前記可動部の振動特性を調整するための特性調整部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】
前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成され、
前記特性調整部を前記配線の材料によって形成したことを特徴とする請求項１記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項３】
前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、前記配線と共に、前記電気要素に対する通電回路を構成することを特徴とする請求項２記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項４】
前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、補助導通部を介して前記電気要素に対して電気的に接続されることを特徴とする請求項３記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項５】
前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されると共に、前記配線を被覆する配線保護膜が形成され、
前記特性調整部を前記配線保護膜の材料によって形成したことを特徴とする請求項１記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項６】
前記振動特性が、前記可動部の振動系におけるＱ値であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項７】
前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向で前記配線を挟むように、対をなして配されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項８】
前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、これら複数の配線を前記トーションバーの幅方向で挟むように、前記特性調整部が対をなして配されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項９】
前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、前記複数の配線で挟まれる領域に前記特性調整部を配したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記特性調整部が、前記トーションバーの軸方向において、複数に分断されて配されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記電気要素が駆動コイルであり、該駆動コイルに前記配線を介して電流を供給することにより発生する駆動力で、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに揺動させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１３】
固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成し、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されるプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記トーションバー上に、配線材料によって形成され、前記電気要素に対して電気的に接続されない調整部を備えたことを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１】
固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成したプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記トーションバー上に、前記可動部の振動特性を調整するための特性調整部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】
前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成され、
前記特性調整部を前記配線の材料によって形成したことを特徴とする請求項１記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項３】
前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、前記配線と共に、前記電気要素に対する通電回路を構成することを特徴とする請求項２記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項４】
前記特性調整部のうちの少なくとも一部が、補助導通部を介して前記電気要素に対して電気的に接続されることを特徴とする請求項３記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項５】
前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されると共に、前記配線を被覆する配線保護膜が形成され、
前記特性調整部を前記配線保護膜の材料によって形成したことを特徴とする請求項１記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項６】
前記振動特性が、前記可動部の振動系におけるＱ値であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項７】
前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向で前記配線を挟むように、対をなして配されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項８】
前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、これら複数の配線を前記トーションバーの幅方向で挟むように、前記特性調整部が対をなして配されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項９】
前記配線が、前記トーションバーの軸方向に平行な複数の配線からなり、前記複数の配線で挟まれる領域に前記特性調整部を配したことを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１０】
前記特性調整部が、前記トーションバーの軸方向において、複数に分断されて配されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１１】
前記特性調整部が、前記トーションバーの幅方向に相互に隣接して複数配されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１２】
前記電気要素が駆動コイルであり、該駆動コイルに前記配線を介して電流を供給することにより発生する駆動力で、前記可動部を前記トーションバーの軸回りに揺動させることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のプレーナ型アクチュエータ。
【請求項１３】
固定部と、電気要素を備えた可動部と、前記固定部に前記可動部を揺動可能に軸支するトーションバーとを、半導体基板で形成し、前記トーションバー上に、前記電気要素の通電回路を構成する配線が形成されるプレーナ型アクチュエータにおいて、
前記トーションバー上に、配線材料によって形成され、前記電気要素に対して電気的に接続されない調整部を備えたことを特徴とするプレーナ型アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４３５５４（Ｐ２０１１−４３５５４Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８９９５５（Ｐ２００９−１８９９５５）
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００４６５１）日本信号株式会社 (720)
【Ｆターム（参考）】
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