マイクロミラーデバイス
【課題】減圧封止環境下で好適に使用可能な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、可動ミラー１１２を有するマイクロミラーチップ１１０と、マイクロミラーチップ１１０に対向して配置される電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されて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バンプ１５０とを有している。マイクロミラーチップ１１０はまた４つの薄膜永久磁石１２４を有している。電極基板１３０はまたシート状永久磁石１３８を有している。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに引き合うことにより、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【解決手段】マイクロミラーデバイス１００は、可動ミラー１１２を有するマイクロミラーチップ１１０と、マイクロミラーチップ１１０に対向して配置される電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されて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バンプ１５０とを有している。マイクロミラーチップ１１０はまた４つの薄膜永久磁石１２４を有している。電極基板１３０はまたシート状永久磁石１３８を有している。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに引き合うことにより、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−３１６０４３号公報は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスのひとつを開示している。このマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有するマイクロミラーチップと、駆動電極を有する電極基板とを有している。マイクロミラーチップはハンダバンプを使用して電極基板に実装される。具体的には、電極基板に形成したハンダバンプ上にマイクロミラーチップを載せ、ハンダバンプを溶融し硬化させることにより実装される。マイクロミラーチップと電極基板は、溶融したハンダバンプの表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。また、可動ミラーと駆動電極の間隔は、ハンダバンプの溶融時の変形量を制御することにより調節される。
【０００３】
ハンダバンプを溶融する際、マイクロミラーチップと電極基板は安定に仮固定されていることが望まれる。このため、マイクロミラーチップと電極基板は、通常、フラックスなどの粘着保持作用を持つ有機材料を使用して仮固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロミラーデバイスは、たとえば動作特性の向上のために、減圧封止した環境下で使用されることがある。このような使用形態では、減圧封止した環境の変化はマイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させるため、減圧封止した環境はなるべく一定に保たれることが望まれる。
【０００６】
仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは、減圧封止した環境に配置された場合、有機材料がガスを発生させる。発生したガスは、減圧封止した環境の圧力を変化させ、マイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させてしまう。このような理由から、仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは減圧封止した環境下での使用には適していない。
【０００７】
また単に有機材料を使用せずにマイクロミラーチップを電極基板に実装する場合には、マイクロミラーチップと電極基板の間におけるハンダバンプと電極の密着不足により安定した仮固定が得られない。このため、実装工程中の搬送時の振動や衝撃によってマイクロミラーチップと電極基板が容易に位置ずれを起こしてしまう。また、良好な熱の伝導が得られず、ぬれ不良が発生するといった問題が生じ、結局、マイクロミラーチップを電極基板に安定して高精度に実装することが難しい。
【０００８】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有する第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するハンダバンプとを備えている。前記第１の基板は第１の磁石を有し、前記第２の基板は第２の磁石を有している。前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに引き合って前記第１の基板と前記第２の基板と前記ハンダバンプとを相互に密着させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電極基板の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。
【図６】パッケージ内に減圧封止された本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の電極基板の上面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図１〜図６に示す。
【００１４】
（構成）
マイクロミラーデバイス１００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ１１０と、マイクロミラーチップ１１０に対向して配置される第２の基板である電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されて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バンプ１５０とを有している。
【００１５】
マイクロミラーチップ１１０は熱伝導性の高いＳｉから構成され、電極基板１３０はＳｉやガラスなどから構成されている。
【００１６】
マイクロミラーチップ１１０は、可動ミラー１１２と、可動ミラー１１２を取り囲んでいるミラー支持部１１４と、可動ミラー１１２とミラー支持部１１４とを機械的・連続的に接続している一対のヒンジ部１１６とを有している。一対のヒンジ部１１６は、可動ミラー１１２の両側に位置し、可動ミラー１１２の中央を通る一本の直線上に位置している。マイクロミラーチップ１１０は、たとえば、１０〜２０μｍという非常に薄い厚さに作られている。ヒンジ部１１６は弾性的にねじり変形可能であり、これにより可動ミラー１１２はミラー支持部１１４に対してヒンジ部１１６を軸にして傾斜可能である。すなわち可動ミラー１１２は揺動ミラーである。
【００１７】
電極基板１３０は、マイクロミラーチップ１１０に対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２は、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に対して位置決めされたときに、可動ミラー１１２に対向するように配置されている。駆動電極１３２は、配線１４２を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４４と電気的に接続されている。
【００１８】
マイクロミラーチップ１１０は、電極基板１３０に対向する面に設けられた４つの接合膜１２２を有している。接合膜１２２は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１２２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１２２は可動ミラー１１２と電気的に接続されている。接合膜１２２は円形形状をしている。
【００１９】
ハンダバンプ１５０は接合膜１２２の中央に接合されている。ハンダバンプ１５０は、所望の値に制御された均一な高さを有している。ハンダバンプ１５０は、接合膜１２２と電気的に接続されている。
【００２０】
マイクロミラーチップ１１０はまた、電極基板１３０に対向する面に接合膜１２２をそれぞれ取り囲むように設けられた４つの輪帯状の薄膜永久磁石１２４を有している。薄膜永久磁石１２４は、たとえばネオジム磁石で構成される。薄膜永久磁石１２４は、ハンダバンプ１５０の溶融温度に加熱されたときに磁力が非常に低下する（または実質的になくなる）物質で構成されている。
【００２１】
マイクロミラーチップ１１０はさらに、電極基板１３０に対向する面の反対側の面に設けられた４つの加熱部材１２６を有している。加熱部材１２６は、それぞれ、ミラー支持部１１４を介して、接合膜１２２および薄膜永久磁石１２４に向き合っている。加熱部材１２６は、熱伝導性の良い物質で構成され、たとえば、Ａｌなどの金属薄膜で構成される。加熱部材１２６は、ミラー支持部１１４に形成された貫通穴を介して薄膜永久磁石１２４と接触している。
【００２２】
電極基板１３０は、ハンダバンプ１５０を位置決めするための位置決め部１３４を有している。位置決め部１３４は、たとえば、ハンダバンプ１５０が嵌まる四角錐形状のテーパー溝で構成されている。位置決め部１３４の形態は、これに限定されるものではなく、ハンダバンプ１５０を位置決めする機能を果たしさえすれば、どのような形状を有していてもよい。たとえば、位置決め部１３４は、他の角錐形状のテーパー溝や円錐形状のテーパー溝で構成されてもよい。さらには、位置決め部１３４は、テーパー溝に限らず、任意の開口形状の凹部や貫通穴で構成されてもよい。
【００２３】
電極基板１３０はさらに、位置決め部１３４に設けられた接合膜１３６を有している。接合膜１３６は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１３６の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１３６は、配線１４６を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４８と電気的に接続されている。
【００２４】
本実施形態では、位置決め部１３４がテーパー溝で構成され、接合膜１３６は位置決め部１３４（すなわちテーパー溝）を覆うように設けられている。しかし、接合膜１３６は、必ずしもこのように設けられている必要はない。位置決め部１３４が凹部や貫通穴で構成される場合には、接合膜１３６は位置決め部１３４（凹部や貫通穴）の周囲に設けられてもよい。
【００２５】
電極基板１３０はまた、マイクロミラーチップ１１０に対向する面の反対側の面に接合されたシート状永久磁石１３８を有している。シート状永久磁石１３８は、ネオジム磁石などから構成される。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに引き合うように配置されている。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに対向して配置されている。
【００２６】
図２に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜１３６もまた、図３に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜１３６は、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。
【００２７】
（作用）
マイクロミラーデバイス１００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。
【００２８】
マイクロミラーチップ１１０に接合されたハンダバンプ１５０を、電極基板１３０の位置決め部１３４に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、図４に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。ハンダバンプ１５０が均一な高さを有しているため、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔は所望値となる。また、マイクロミラーチップ１１０に設けられた薄膜永久磁石１２４と電極基板１３０に設けられたシート状永久磁石１３８とが互いに引き合うことにより、ハンダバンプ１５０は接合膜１３６に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【００２９】
加熱部材１２６に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ１１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、加熱部材１２６に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜１３６にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜１３６と濡れる。
【００３０】
薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。また、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。
【００３１】
ヒーターヘッドを加熱部材１２６から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、図５に示すように、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。
【００３２】
マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、マイクロミラーチップ１１０の自重とハンダバンプ１５０の表面張力の釣り合う位置で正確に決まる。可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、駆動電圧や可動ミラー１１２に要求される傾斜角度などの諸条件から決まる。言い換えれば、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が最終的に所望値となるように、ハンダバンプ１５０の高さが決められる。
【００３３】
マイクロミラーデバイス１００は、動作速度の向上や動作安定性の向上などの動作特性の向上のために、たとえば図６に示すように、パッケージ１７０に収容されて封止される。パッケージ１７０は、セラミックス基板１７２と、封止蓋１７４とを有している。封止蓋１７４は光学窓１７６を備えている。マイクロミラーデバイス１００はセラミックス基板１７２に固定される。マイクロミラーデバイス１００の外部接続パッド１４４，１４８は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して、セラミックス基板１７２から突出している端子１８４と電気的に接続される。封止蓋１７４は、封止材１７８によってセラミックス基板１７２に固定される。これにより、パッケージ１７０の内部空間は減圧環境に保たれる。
【００３４】
パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド１４８と配線１４６、接合膜１３６、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。
【００３５】
可動ミラー１１２を駆動するために、駆動電極１３２に駆動電圧が印加される。可動ミラー１１２は、接合膜１２２と電気的に接続されおり、接合膜１２２とハンダバンプ１５０と第三の接合膜１３６と配線１４６と外部接続パッド１４８を介して接地電位に維持される。一方の駆動電極１３２に駆動電圧が印加されると、その駆動電極１３２と可動ミラー１１２との間に静電引力が発生する。この静電引力によって可動ミラー１１２はヒンジ部１１６を軸として傾斜する。可動ミラー１１２の傾斜角は駆動電圧の大きさを調整することによって調整される。また、駆動電圧を印加する駆動電極１３２を交互に切り換えると、可動ミラー１１２は、ヒンジ部１１６を軸に揺動される。
【００３６】
（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に位置決めされたとき、磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜１３６に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜１３６に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に濡れひろがり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス１００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図７〜図１０に示す。図７〜図１０において、図１〜図５に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００３８】
（構成）
マイクロミラーデバイス２００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ２１０と、マイクロミラーチップ２１０に対向して配置される電極基板２３０と、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０との間に配置されてマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを接合するハンダバンプ１５０とを有している。
【００３９】
マイクロミラーチップ２１０は、第１の実施の形態のマイクロミラーチップ１１０から加熱部材１２６を省いた構成と実質的に同じである。
【００４０】
ハンダバンプ１５０は、マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２の中央に接合されている。
【００４１】
電極基板２３０は、第１の実施の形態の電極基板１３０と同様に、Ｓｉやガラスなどから構成されている。
【００４２】
電極基板２３０は、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２の詳細は、第１の実施形態で説明した通りである。
【００４３】
電極基板２３０はまた、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの接合膜２３２を有している。接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、接合膜１２２に対向するように配置されている。接合膜２３２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜２３２は、それぞれ、配線２４２を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４４と電気的に接続されている。
【００４４】
電極基板２３０はさらに、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの電磁コイル２３４とを有している。電磁コイル２３４は電磁石を構成している。電磁コイル２３４は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、薄膜永久磁石１２４に対向するように配置されている。接合膜２３２の周囲をほぼ一周している。電磁コイル２３４の両端は互いに離間していて配線２４２が通るすき間を与えている。電磁コイル２３４の両端は、それぞれ、配線２４６を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４８と電気的に接続されている。
【００４５】
電極基板２３０はまたさらに、接合膜２３２の四隅に設けられた、間隔位置決め部材２３６を有している。間隔位置決め部材２３６は、ハンダバンプ１５０の高さ以下の所望の高さを有している。
【００４６】
図７に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜２３２もまた、図８に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。
【００４７】
（作用）
マイクロミラーデバイス２００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。
【００４８】
マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２に接合されたハンダバンプ１５０を、それぞれ、電極基板２３０の接合膜２３２の四隅に設けられた間隔位置決め部材２３６の間に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０は、図９に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。
【００４９】
マイクロミラーチップ２１０の薄膜永久磁石１２４との間に引力が生じるように、外部接続パッド２４８と配線２４６を介して電磁コイル２３４に電流を供給する。これにより、電磁コイル２３４に電流を供給している間、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【００５０】
たとえばミラー支持部１１４に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ２１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、ミラー支持部１１４に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜２３２にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜２３２と濡れる。
【００５１】
薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。電磁コイル２３４への電流の供給を停止する。ミラー支持部１１４は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって間隔位置決め部材２３６に対して高精度に位置決めされる。またマイクロミラーチップ２１０が沈み込み、その沈み込みは、図１０に示すように、間隔位置決め部材２３６と接触して止まる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が定まる。
【００５２】
ヒーターヘッドをミラー支持部１１４から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。
【００５３】
ここでは、ヒーターヘッドをミラー支持部１１４に接触させて加熱する例を述べたが、電極基板２３０が熱伝導性の良いＳｉで構成されている場合には、ミラー支持部１１４の代わりに電極基板２３０にヒーターヘッドを接触させて加熱してもよい。
【００５４】
マイクロミラーデバイス２００は、たとえば、第１の実施の形態のマイクロミラーデバイス１００と同様に、図５に示したようなパッケージ１７０に収容されて減圧封止される。マイクロミラーデバイス２００の外部接続パッド１４４，２４４は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して端子１８４と電気的に接続される。
【００５５】
パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド２４４と配線２４２、接合膜２３２、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。
【００５６】
マイクロミラーデバイス２００の駆動の詳細は、第１の実施形態のマイクロミラーデバイス１００の駆動と同様である。
【００５７】
（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に位置決めされたとき、電磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜２３２に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０を安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜２３２に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に濡れひろがり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス２００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。また、仮固定に電磁力を利用しているので、薄膜永久磁石１２４の材質に関わらず、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０にかかる力を細かく制御することが可能である。さらに、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が、マイクロミラーチップ２１０と間隔位置決め部材２３６の接触によって決まるので、高い精度で制御される。
【００５８】
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。
【００５９】
第１の実施形態の各要素と第２の実施形態の各要素とが適宜組み合わされてもよい。たとえば、第１の実施形態の位置決め部１３４に代えて第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６が設けられたり、第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６に代えて第２の実施形態の位置決め部１３４が設けられたりしてもよい。また、第１の実施形態のシート状永久磁石１３８に代えて第２の実施形態の電磁コイル２３４が設けられたり、第２の実施形態の電磁コイル２３４に代えて第２の実施形態のシート状永久磁石１３８が設けられたりしてもよい。さらに、薄膜永久磁石１２４に代えて電磁コイル２２４が設けられてもよい。なお本発明は、有機材料を使用せずに実装するものであり、フラックス残渣除去する洗滌が行えない脆弱性を有するデバイスの実装において有効である。
【符号の説明】
【００６０】
１００…マイクロミラーデバイス、１１０…マイクロミラーチップ、１１２…可動ミラー、１１４…ミラー支持部、１１６…ヒンジ部、１２２…接合膜、１２４…薄膜永久磁石、１２６…加熱部材、１３０…電極基板、１３２…駆動電極、１３４…位置決め部、１３６…接合膜、１３８…シート状永久磁石、１４２…配線、１４４…外部接続パッド、１４６…配線、１４８…外部接続パッド、１５０…ハンダバンプ、１７０…パッケージ、１７２…セラミックス基板、１７４…封止蓋、１７６…光学窓、１７８…封止材、１８２…ボンディングワイヤー、１８４…端子、２００…マイクロミラーデバイス、２１０…マイクロミラーチップ、２２４…電磁コイル、２３０…電極基板、２３２…接合膜、２３４…電磁コイル、２３６…間隔位置決め部材、２４２…配線、２４４…外部接続パッド、２４６…配線、２４８…外部接続パッド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−３１６０４３号公報は、可動ミラーを有するマイクロミラーデバイスのひとつを開示している。このマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有するマイクロミラーチップと、駆動電極を有する電極基板とを有している。マイクロミラーチップはハンダバンプを使用して電極基板に実装される。具体的には、電極基板に形成したハンダバンプ上にマイクロミラーチップを載せ、ハンダバンプを溶融し硬化させることにより実装される。マイクロミラーチップと電極基板は、溶融したハンダバンプの表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。また、可動ミラーと駆動電極の間隔は、ハンダバンプの溶融時の変形量を制御することにより調節される。
【０００３】
ハンダバンプを溶融する際、マイクロミラーチップと電極基板は安定に仮固定されていることが望まれる。このため、マイクロミラーチップと電極基板は、通常、フラックスなどの粘着保持作用を持つ有機材料を使用して仮固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１６０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロミラーデバイスは、たとえば動作特性の向上のために、減圧封止した環境下で使用されることがある。このような使用形態では、減圧封止した環境の変化はマイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させるため、減圧封止した環境はなるべく一定に保たれることが望まれる。
【０００６】
仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは、減圧封止した環境に配置された場合、有機材料がガスを発生させる。発生したガスは、減圧封止した環境の圧力を変化させ、マイクロミラーデバイスの動作特性を劣化させてしまう。このような理由から、仮固定に有機材料を使用したマイクロミラーデバイスは減圧封止した環境下での使用には適していない。
【０００７】
また単に有機材料を使用せずにマイクロミラーチップを電極基板に実装する場合には、マイクロミラーチップと電極基板の間におけるハンダバンプと電極の密着不足により安定した仮固定が得られない。このため、実装工程中の搬送時の振動や衝撃によってマイクロミラーチップと電極基板が容易に位置ずれを起こしてしまう。また、良好な熱の伝導が得られず、ぬれ不良が発生するといった問題が生じ、結局、マイクロミラーチップを電極基板に安定して高精度に実装することが難しい。
【０００８】
本発明は、このような実状を考慮して成されたものであり、その目的は、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によるマイクロミラーデバイスは、可動ミラーを有する第１の基板と、前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するハンダバンプとを備えている。前記第１の基板は第１の磁石を有し、前記第２の基板は第２の磁石を有している。前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに引き合って前記第１の基板と前記第２の基板と前記ハンダバンプとを相互に密着させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、減圧封止した環境下において好適に使用可能なマイクロミラーデバイスが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の電極基板の上面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＡ−Ａ線に沿って破断した接合断面図である。
【図６】パッケージ内に減圧封止された本発明の第１の実施の形態のマイクロミラーデバイスの断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態のマイクロミラーデバイスの上面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態の電極基板の上面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の仮固定時のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の実装後のマイクロミラーデバイスのＢ−Ｂ線に沿って破断した接合断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図１〜図６に示す。
【００１４】
（構成）
マイクロミラーデバイス１００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ１１０と、マイクロミラーチップ１１０に対向して配置される第２の基板である電極基板１３０と、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０との間に配置されて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バンプ１５０とを有している。
【００１５】
マイクロミラーチップ１１０は熱伝導性の高いＳｉから構成され、電極基板１３０はＳｉやガラスなどから構成されている。
【００１６】
マイクロミラーチップ１１０は、可動ミラー１１２と、可動ミラー１１２を取り囲んでいるミラー支持部１１４と、可動ミラー１１２とミラー支持部１１４とを機械的・連続的に接続している一対のヒンジ部１１６とを有している。一対のヒンジ部１１６は、可動ミラー１１２の両側に位置し、可動ミラー１１２の中央を通る一本の直線上に位置している。マイクロミラーチップ１１０は、たとえば、１０〜２０μｍという非常に薄い厚さに作られている。ヒンジ部１１６は弾性的にねじり変形可能であり、これにより可動ミラー１１２はミラー支持部１１４に対してヒンジ部１１６を軸にして傾斜可能である。すなわち可動ミラー１１２は揺動ミラーである。
【００１７】
電極基板１３０は、マイクロミラーチップ１１０に対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２は、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に対して位置決めされたときに、可動ミラー１１２に対向するように配置されている。駆動電極１３２は、配線１４２を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４４と電気的に接続されている。
【００１８】
マイクロミラーチップ１１０は、電極基板１３０に対向する面に設けられた４つの接合膜１２２を有している。接合膜１２２は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１２２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１２２は可動ミラー１１２と電気的に接続されている。接合膜１２２は円形形状をしている。
【００１９】
ハンダバンプ１５０は接合膜１２２の中央に接合されている。ハンダバンプ１５０は、所望の値に制御された均一な高さを有している。ハンダバンプ１５０は、接合膜１２２と電気的に接続されている。
【００２０】
マイクロミラーチップ１１０はまた、電極基板１３０に対向する面に接合膜１２２をそれぞれ取り囲むように設けられた４つの輪帯状の薄膜永久磁石１２４を有している。薄膜永久磁石１２４は、たとえばネオジム磁石で構成される。薄膜永久磁石１２４は、ハンダバンプ１５０の溶融温度に加熱されたときに磁力が非常に低下する（または実質的になくなる）物質で構成されている。
【００２１】
マイクロミラーチップ１１０はさらに、電極基板１３０に対向する面の反対側の面に設けられた４つの加熱部材１２６を有している。加熱部材１２６は、それぞれ、ミラー支持部１１４を介して、接合膜１２２および薄膜永久磁石１２４に向き合っている。加熱部材１２６は、熱伝導性の良い物質で構成され、たとえば、Ａｌなどの金属薄膜で構成される。加熱部材１２６は、ミラー支持部１１４に形成された貫通穴を介して薄膜永久磁石１２４と接触している。
【００２２】
電極基板１３０は、ハンダバンプ１５０を位置決めするための位置決め部１３４を有している。位置決め部１３４は、たとえば、ハンダバンプ１５０が嵌まる四角錐形状のテーパー溝で構成されている。位置決め部１３４の形態は、これに限定されるものではなく、ハンダバンプ１５０を位置決めする機能を果たしさえすれば、どのような形状を有していてもよい。たとえば、位置決め部１３４は、他の角錐形状のテーパー溝や円錐形状のテーパー溝で構成されてもよい。さらには、位置決め部１３４は、テーパー溝に限らず、任意の開口形状の凹部や貫通穴で構成されてもよい。
【００２３】
電極基板１３０はさらに、位置決め部１３４に設けられた接合膜１３６を有している。接合膜１３６は、ＡｌやＮｉなどの金属から構成される。接合膜１３６の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜１３６は、配線１４６を介して、電極基板１３０の端部に設けられた外部接続パッド１４８と電気的に接続されている。
【００２４】
本実施形態では、位置決め部１３４がテーパー溝で構成され、接合膜１３６は位置決め部１３４（すなわちテーパー溝）を覆うように設けられている。しかし、接合膜１３６は、必ずしもこのように設けられている必要はない。位置決め部１３４が凹部や貫通穴で構成される場合には、接合膜１３６は位置決め部１３４（凹部や貫通穴）の周囲に設けられてもよい。
【００２５】
電極基板１３０はまた、マイクロミラーチップ１１０に対向する面の反対側の面に接合されたシート状永久磁石１３８を有している。シート状永久磁石１３８は、ネオジム磁石などから構成される。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに引き合うように配置されている。シート状永久磁石１３８と薄膜永久磁石１２４は互いに対向して配置されている。
【００２６】
図２に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜１３６もまた、図３に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜１３６は、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。
【００２７】
（作用）
マイクロミラーデバイス１００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。
【００２８】
マイクロミラーチップ１１０に接合されたハンダバンプ１５０を、電極基板１３０の位置決め部１３４に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、図４に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。ハンダバンプ１５０が均一な高さを有しているため、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔は所望値となる。また、マイクロミラーチップ１１０に設けられた薄膜永久磁石１２４と電極基板１３０に設けられたシート状永久磁石１３８とが互いに引き合うことにより、ハンダバンプ１５０は接合膜１３６に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【００２９】
加熱部材１２６に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ１１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、加熱部材１２６に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜１３６にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜１３６と濡れる。
【００３０】
薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。また、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって高精度に位置決めされる。
【００３１】
ヒーターヘッドを加熱部材１２６から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、図５に示すように、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。
【００３２】
マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、マイクロミラーチップ１１０の自重とハンダバンプ１５０の表面張力の釣り合う位置で正確に決まる。可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔は、駆動電圧や可動ミラー１１２に要求される傾斜角度などの諸条件から決まる。言い換えれば、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が最終的に所望値となるように、ハンダバンプ１５０の高さが決められる。
【００３３】
マイクロミラーデバイス１００は、動作速度の向上や動作安定性の向上などの動作特性の向上のために、たとえば図６に示すように、パッケージ１７０に収容されて封止される。パッケージ１７０は、セラミックス基板１７２と、封止蓋１７４とを有している。封止蓋１７４は光学窓１７６を備えている。マイクロミラーデバイス１００はセラミックス基板１７２に固定される。マイクロミラーデバイス１００の外部接続パッド１４４，１４８は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して、セラミックス基板１７２から突出している端子１８４と電気的に接続される。封止蓋１７４は、封止材１７８によってセラミックス基板１７２に固定される。これにより、パッケージ１７０の内部空間は減圧環境に保たれる。
【００３４】
パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド１４８と配線１４６、接合膜１３６、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。
【００３５】
可動ミラー１１２を駆動するために、駆動電極１３２に駆動電圧が印加される。可動ミラー１１２は、接合膜１２２と電気的に接続されおり、接合膜１２２とハンダバンプ１５０と第三の接合膜１３６と配線１４６と外部接続パッド１４８を介して接地電位に維持される。一方の駆動電極１３２に駆動電圧が印加されると、その駆動電極１３２と可動ミラー１１２との間に静電引力が発生する。この静電引力によって可動ミラー１１２はヒンジ部１１６を軸として傾斜する。可動ミラー１１２の傾斜角は駆動電圧の大きさを調整することによって調整される。また、駆動電圧を印加する駆動電極１３２を交互に切り換えると、可動ミラー１１２は、ヒンジ部１１６を軸に揺動される。
【００３６】
（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ１１０が電極基板１３０に位置決めされたとき、磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜１３６に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０が安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜１３６に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜１３６に濡れひろがり、マイクロミラーチップ１１０と電極基板１３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス１００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。
【００３７】
＜第２の実施形態＞
本実施形態によるマイクロミラーデバイスを図７〜図１０に示す。図７〜図１０において、図１〜図５に示した部材と同一の参照符号を付した部材は同様の部材であり、その詳しい説明は省略する。
【００３８】
（構成）
マイクロミラーデバイス２００は、第１の基板であるマイクロミラーチップ２１０と、マイクロミラーチップ２１０に対向して配置される電極基板２３０と、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０との間に配置されてマイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを接合するハンダバンプ１５０とを有している。
【００３９】
マイクロミラーチップ２１０は、第１の実施の形態のマイクロミラーチップ１１０から加熱部材１２６を省いた構成と実質的に同じである。
【００４０】
ハンダバンプ１５０は、マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２の中央に接合されている。
【００４１】
電極基板２３０は、第１の実施の形態の電極基板１３０と同様に、Ｓｉやガラスなどから構成されている。
【００４２】
電極基板２３０は、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた、可動ミラー１１２を静電駆動するための一対の駆動電極１３２を有している。駆動電極１３２の詳細は、第１の実施形態で説明した通りである。
【００４３】
電極基板２３０はまた、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの接合膜２３２を有している。接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、接合膜１２２に対向するように配置されている。接合膜２３２の最上面には酸化防止用のＡｕ膜が設けられている。接合膜２３２は、それぞれ、配線２４２を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４４と電気的に接続されている。
【００４４】
電極基板２３０はさらに、マイクロミラーチップ２１０と対向する面に設けられた４つの電磁コイル２３４とを有している。電磁コイル２３４は電磁石を構成している。電磁コイル２３４は、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に対して位置決めされたときに、薄膜永久磁石１２４に対向するように配置されている。接合膜２３２の周囲をほぼ一周している。電磁コイル２３４の両端は互いに離間していて配線２４２が通るすき間を与えている。電磁コイル２３４の両端は、それぞれ、配線２４６を介して、電極基板２３０の端部に設けられた外部接続パッド２４８と電気的に接続されている。
【００４５】
電極基板２３０はまたさらに、接合膜２３２の四隅に設けられた、間隔位置決め部材２３６を有している。間隔位置決め部材２３６は、ハンダバンプ１５０の高さ以下の所望の高さを有している。
【００４６】
図７に示すように、接合膜１２２は、それらの中心が可動ミラー１１２を囲む円Ｃの周上に位置するように配置されている。接合膜２３２もまた、図８に示すように、それらの中心が円Ｃの周上に位置するように配置されている。さらに、接合膜１２２と接合膜２３２は、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０が互いに対向して配置されたときに、互いに対向するように配置されている。
【００４７】
（作用）
マイクロミラーデバイス２００は、たとえば１００パスカル程度に減圧された酸素の少ない雰囲気中で組み立てられる。
【００４８】
マイクロミラーチップ２１０の接合膜１２２に接合されたハンダバンプ１５０を、それぞれ、電極基板２３０の接合膜２３２の四隅に設けられた間隔位置決め部材２３６の間に嵌め合わせる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０は、図９に示すように、可動ミラー１１２と駆動電極１３２とが互いに対向するように位置決めされて仮固定される。
【００４９】
マイクロミラーチップ２１０の薄膜永久磁石１２４との間に引力が生じるように、外部接続パッド２４８と配線２４６を介して電磁コイル２３４に電流を供給する。これにより、電磁コイル２３４に電流を供給している間、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着される。つまり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とハンダバンプ１５０が相互に密着される。
【００５０】
たとえばミラー支持部１１４に（図示しない）ヒーターヘッドを微小加重で接触させて加熱する。マイクロミラーチップ２１０が熱伝導性の高いＳｉから構成されているため、ミラー支持部１１４に供給された熱は良好に薄膜永久磁石１２４およびハンダバンプ１５０に伝わる。薄膜永久磁石１２４は加熱により磁力が低下していく。また、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に常に密着しているため、ヒーターヘッドの熱はハンダバンプ１５０を介して接合膜２３２にも良好に伝わる。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以上の温度になると溶融して接合膜２３２と濡れる。
【００５１】
薄膜永久磁石１２４は加熱されたことにより磁力が非常に低下する。電磁コイル２３４への電流の供給を停止する。ミラー支持部１１４は、溶融したハンダバンプ１５０の表面張力によるセルフアライメント作用によって間隔位置決め部材２３６に対して高精度に位置決めされる。またマイクロミラーチップ２１０が沈み込み、その沈み込みは、図１０に示すように、間隔位置決め部材２３６と接触して止まる。これにより、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０の間隔、したがって可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が定まる。
【００５２】
ヒーターヘッドをミラー支持部１１４から離してハンダバンプ１５０を冷却する。ハンダバンプ１５０はハンダの融点以下になると硬化する。その結果、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とが十分な機械的強度をもって互いに接合される。
【００５３】
ここでは、ヒーターヘッドをミラー支持部１１４に接触させて加熱する例を述べたが、電極基板２３０が熱伝導性の良いＳｉで構成されている場合には、ミラー支持部１１４の代わりに電極基板２３０にヒーターヘッドを接触させて加熱してもよい。
【００５４】
マイクロミラーデバイス２００は、たとえば、第１の実施の形態のマイクロミラーデバイス１００と同様に、図５に示したようなパッケージ１７０に収容されて減圧封止される。マイクロミラーデバイス２００の外部接続パッド１４４，２４４は、たとえばボンディングワイヤー１８２を介して端子１８４と電気的に接続される。
【００５５】
パッケージ１７０の端子１８４は（図示しない）駆動回路と電気的に接続される。これにより、駆動回路は、外部接続パッド１４４と配線１４２を介して駆動電極１３２と電気的に接続されるとともに、外部接続パッド２４４と配線２４２、接合膜２３２、ハンダバンプ１５０、接合膜１２２を介して可動ミラー１１２と電気的に接続される。
【００５６】
マイクロミラーデバイス２００の駆動の詳細は、第１の実施形態のマイクロミラーデバイス１００の駆動と同様である。
【００５７】
（効果）
本実施形態では、マイクロミラーチップ２１０が電極基板２３０に位置決めされたとき、電磁力によりハンダバンプ１５０が接合膜２３２に密着される。このため、フラックスなどの有機材料を使用せずとも、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０を安定に仮固定することができ、ハンダバンプ１５０を介し接合膜２３２に熱が良好に伝わることから、ハンダバンプ１５０が接合膜２３２に濡れひろがり、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０とを高精度に実装可能となる。したがって、本実施形態のマイクロミラーデバイス２００は、減圧封止された環境下において好適に使用することが可能である。また、仮固定に電磁力を利用しているので、薄膜永久磁石１２４の材質に関わらず、マイクロミラーチップ２１０と電極基板２３０にかかる力を細かく制御することが可能である。さらに、可動ミラー１１２と駆動電極１３２の間隔が、マイクロミラーチップ２１０と間隔位置決め部材２３６の接触によって決まるので、高い精度で制御される。
【００５８】
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。
【００５９】
第１の実施形態の各要素と第２の実施形態の各要素とが適宜組み合わされてもよい。たとえば、第１の実施形態の位置決め部１３４に代えて第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６が設けられたり、第２の実施形態の間隔位置決め部材２３６に代えて第２の実施形態の位置決め部１３４が設けられたりしてもよい。また、第１の実施形態のシート状永久磁石１３８に代えて第２の実施形態の電磁コイル２３４が設けられたり、第２の実施形態の電磁コイル２３４に代えて第２の実施形態のシート状永久磁石１３８が設けられたりしてもよい。さらに、薄膜永久磁石１２４に代えて電磁コイル２２４が設けられてもよい。なお本発明は、有機材料を使用せずに実装するものであり、フラックス残渣除去する洗滌が行えない脆弱性を有するデバイスの実装において有効である。
【符号の説明】
【００６０】
１００…マイクロミラーデバイス、１１０…マイクロミラーチップ、１１２…可動ミラー、１１４…ミラー支持部、１１６…ヒンジ部、１２２…接合膜、１２４…薄膜永久磁石、１２６…加熱部材、１３０…電極基板、１３２…駆動電極、１３４…位置決め部、１３６…接合膜、１３８…シート状永久磁石、１４２…配線、１４４…外部接続パッド、１４６…配線、１４８…外部接続パッド、１５０…ハンダバンプ、１７０…パッケージ、１７２…セラミックス基板、１７４…封止蓋、１７６…光学窓、１７８…封止材、１８２…ボンディングワイヤー、１８４…端子、２００…マイクロミラーデバイス、２１０…マイクロミラーチップ、２２４…電磁コイル、２３０…電極基板、２３２…接合膜、２３４…電磁コイル、２３６…間隔位置決め部材、２４２…配線、２４４…外部接続パッド、２４６…配線、２４８…外部接続パッド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可動ミラーを有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するハンダバンプとを備え、
前記第１の基板は第１の磁石を有し、前記第２の基板は第２の磁石を有し、前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに引き合って前記第１の基板と前記第２の基板と前記ハンダバンプとを相互に密着させるマイクロミラーデバイス。
【請求項２】
前記第１の基板は、外部から供給される熱を前記第１の磁石に伝達する熱伝達部材をさらに有している請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
前記第２の磁石は、電磁石で構成されている請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
前記第２の磁石は、前記第１の磁石に対向して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。
【請求項５】
前記熱伝達部材は、熱伝導性の良い物質で構成され、前記第１の磁石に接触している請求項２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項６】
前記電磁石は、前記第１の基板に対向する面に設けられた電磁コイルを有する請求項３に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項７】
前記ハンダバンプは前記第１の基板に接合され、前記第２の基板は前記ハンダバンプが嵌まるテーパー溝を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項８】
前記ハンダバンプは前記第１の基板に接合され、前記第２の基板は、前記ハンダバンプが嵌まる互いに離間した複数の間隔位置決め部材を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項９】
前記間隔位置決め部材は、高さが前記ハンダバンプの高さよりも低く、前記第１の基板と接触して前記第１の基板と前記第２の基板の間隔を定める請求項８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１０】
前記第１の磁石は、ハンダバンプの融点温度に加熱されたときに磁力が低下する請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１１】
前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれ、前記ハンダバンプと接合する部分に、その表面にＡｕ膜が設けられた接合膜を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１２】
可動ミラーと第１の磁石とを備えた第１の基板と第２の磁石を備えた第２の基板とをハンダバンプを介在させて磁力によって互いに対向させて仮固定する工程と、
前記ハンダバンプと少なくとも前記第１の磁石とを加熱して前記ハンダバンプを溶融させるとともに少なくとも前記第１の磁石の磁力を低下させる工程と、
溶融した前記ハンダバンプを冷却して硬化させて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程とを有する製造方法。
【請求項１】
可動ミラーを有する第１の基板と、
前記第１の基板に対向して配置される第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の間に配置されて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合するハンダバンプとを備え、
前記第１の基板は第１の磁石を有し、前記第２の基板は第２の磁石を有し、前記第１の磁石と前記第２の磁石は互いに引き合って前記第１の基板と前記第２の基板と前記ハンダバンプとを相互に密着させるマイクロミラーデバイス。
【請求項２】
前記第１の基板は、外部から供給される熱を前記第１の磁石に伝達する熱伝達部材をさらに有している請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項３】
前記第２の磁石は、電磁石で構成されている請求項１に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項４】
前記第２の磁石は、前記第１の磁石に対向して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。
【請求項５】
前記熱伝達部材は、熱伝導性の良い物質で構成され、前記第１の磁石に接触している請求項２に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項６】
前記電磁石は、前記第１の基板に対向する面に設けられた電磁コイルを有する請求項３に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項７】
前記ハンダバンプは前記第１の基板に接合され、前記第２の基板は前記ハンダバンプが嵌まるテーパー溝を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項８】
前記ハンダバンプは前記第１の基板に接合され、前記第２の基板は、前記ハンダバンプが嵌まる互いに離間した複数の間隔位置決め部材を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項９】
前記間隔位置決め部材は、高さが前記ハンダバンプの高さよりも低く、前記第１の基板と接触して前記第１の基板と前記第２の基板の間隔を定める請求項８に記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１０】
前記第１の磁石は、ハンダバンプの融点温度に加熱されたときに磁力が低下する請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１１】
前記第１の基板と前記第２の基板は、それぞれ、前記ハンダバンプと接合する部分に、その表面にＡｕ膜が設けられた接合膜を有している請求項１〜請求項６のいずれかひとつに記載のマイクロミラーデバイス。
【請求項１２】
可動ミラーと第１の磁石とを備えた第１の基板と第２の磁石を備えた第２の基板とをハンダバンプを介在させて磁力によって互いに対向させて仮固定する工程と、
前記ハンダバンプと少なくとも前記第１の磁石とを加熱して前記ハンダバンプを溶融させるとともに少なくとも前記第１の磁石の磁力を低下させる工程と、
溶融した前記ハンダバンプを冷却して硬化させて前記第１の基板と前記第２の基板とを接合する工程とを有する製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１７７９１（Ｐ２０１１−１７７９１Ａ）
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６０９８０（Ｐ２００９−１６０９８０）
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月７日（２００９．７．７）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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