JP2007114588A - Substrate component and method for manufacturing same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板を貼り合わせて構成する基板部品に係り、例えばマイクロミラーやファイバコリメータアレイなどの光部品や各種マイクロ構造体などを構成する基板部品に関する。 The present invention relates to a substrate component that is formed by bonding substrates together, and relates to a substrate component that forms, for example, optical components such as micromirrors and fiber collimator arrays, various microstructures, and the like.
マイクロ構造体において所望の特性、機能を実現するためには部品間の位置関係が重要である。例えば、静電アクチュエータを有する静電駆動マイクロミラーにおいては固定電極とミラーとの位置関係が駆動力に強く影響する。さらに電気的な短絡を避けるためにも、固定電極とミラーとの位置関係は重要である。別の例として光学部品においては光学部品間の位置精度が光ビームの特性に強く影響する。例えば光ファイバーとレンズで構成されるファイバコリメータにおいては、光ファイバとレンズとの位置精度が重要である。これらのマイクロ構造体は、しばしば基板の貼り合わせ、すなわち基板部品で形成される。例えば、複数の光ファイバが配置された基板と、複数のレンズが配置された基板とを貼り合わせることにより、各ファイバアレイと各レンズアレイを対向させてファイバコリメータアレイを構成する。その場合マイクロ構造体を構成する基板部品においては、貼り合わせの際、高い位置決め精度が要求される。 In order to realize desired characteristics and functions in the microstructure, the positional relationship between the components is important. For example, in an electrostatically driven micromirror having an electrostatic actuator, the positional relationship between the fixed electrode and the mirror strongly affects the driving force. Furthermore, the positional relationship between the fixed electrode and the mirror is important in order to avoid an electrical short circuit. As another example, in an optical component, the positional accuracy between the optical components strongly affects the characteristics of the light beam. For example, in a fiber collimator composed of an optical fiber and a lens, the positional accuracy between the optical fiber and the lens is important. These microstructures are often formed by bonding substrates, i.e., substrate components. For example, a fiber collimator array is configured by attaching a substrate on which a plurality of optical fibers are arranged and a substrate on which a plurality of lenses are arranged to face each other and each lens array. In that case, a high positioning accuracy is required at the time of bonding in the substrate parts constituting the microstructure.
上記要求に対して、例えばスタック部材に形成したピラミッド型の整合基準に球状部材を配置して位置決めを行う方法(特許文献1)や、基板にガイド用孔部を設け、前記ガイド用孔部の孔径にほぼ等しい外形寸法を持つガイドピンを挿入して位置決めを行う方法(特許文献2)が開示されている。 In response to the above requirement, for example, a method of positioning by positioning a spherical member on a pyramid type alignment reference formed on a stack member (Patent Document 1), or providing a hole for a guide in a substrate, A method (Patent Document 2) is disclosed in which positioning is performed by inserting a guide pin having an outer dimension substantially equal to the hole diameter.
しかしながら、ピラミッド型(ただし先端が平坦な形状も含む)の整合基準を形成する場合、特定の単結晶部材のエッチング特性、現実的にはシリコンの異方性エッチングに依らなければ高精度での形成が困難であり、基板の材料も限定的なものとなる。また、ピラミッド型整合基準の加工ばらつきには、基板の面内方向の形成位置のばらつきだけでなく、深さばらつきも存在する。その結果スタックする(重ね合わせる)部材の面内方向のずれと法線方向のずれを生じうる。例えば、一方の基板のピラミッド型の整合基準が深すぎる場合には球状部材と他方の基板との間でがたつきが生じ、該がたつきは面内方向の位置ずれにつながる。また、ガイド用孔にガイドピンを挿入する場合は、ガイド用孔中に突起状の加工残りが発生するとガイドピン挿入の妨げになる。このような加工残りは孔の終端部に発生しやすい。また、基板平面に対するガイド用孔の垂直性も重要であり、ガイド用孔の垂直性が確保されていないと、ガイドピンが非平行となるので、部材の重ね合わせが困難になる。また、基板が薄い場合には、垂直を維持してガイドピンを挿入すること自体が困難になる。 However, when forming a pyramid-type (but including a flat-tip shape) alignment standard, it can be formed with high precision unless it depends on the etching characteristics of a specific single-crystal member, and practically, anisotropic etching of silicon. However, the material of the substrate is also limited. Further, the processing variation of the pyramid type alignment reference includes not only the variation of the formation position in the in-plane direction of the substrate but also the variation of the depth. As a result, a displacement in the in-plane direction and a displacement in the normal direction of the stacked (overlapping) members can occur. For example, if the pyramid alignment reference of one substrate is too deep, rattling occurs between the spherical member and the other substrate, and this rattling leads to in-plane misalignment. In addition, when a guide pin is inserted into the guide hole, insertion of the guide pin is hindered if a projection-like processing residue is generated in the guide hole. Such processing residue is likely to occur at the end of the hole. In addition, the perpendicularity of the guide hole with respect to the substrate plane is also important. If the perpendicularity of the guide hole is not ensured, the guide pins become non-parallel, making it difficult to overlap the members. In addition, when the substrate is thin, it becomes difficult to insert the guide pins while maintaining the vertical.
上記の課題に鑑み、本発明は、貼り合わせにおいて高い位置決め精度を有する基板部品およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a substrate component having high positioning accuracy in bonding and a method for manufacturing the same.
本発明は、複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第1の基板と第2の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第1の基板と第2の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられるとともに、前記の第1の基板の貫通孔と前記第2の基板の貫通孔に跨った位置に、前記第1の基板と前記第2の基板に挟持されていない状態で球体が挿入されていることを特徴とする基板部品である。第1の基板の貫通孔と第2の基板の貫通孔に跨った位置とは、球体の一部が第1の基板の貫通孔と第2の基板の貫通孔の双方に存在することをいう(以下、同じ)。また、第1の基板と第2の基板に挟持されていない状態とは、球体の貫通孔深さ方向の動きが基板によっては拘束されないこと、すなわち、基板との関係では、球体が貫通孔の深さ方向に移動可能な位置関係を有することを意味する。該位置関係は基板と球体との関係で生じているものであればよく、球体と基板との間に接着剤等が存在し、該接着剤が球体の動きを拘束していてもよい。第1の基板と第2の基板は直接貼り合わせてもよいし、スペーサを介するなどして所定の間隔をもって貼り合わせてもよい。かかる構成によれば、貼り合わせる基板の面内方向の移動を球体が拘束するとともに、球体を用いることにより安定した固定構造が得られ、また貫通孔の寸法誤差の影響も受けにくいため、高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。 The present invention is a substrate component having a plurality of substrates, wherein at least a first substrate and a second substrate among the plurality of substrates are provided with through holes in a thickness direction, and the first substrate and the second substrate The two substrates are bonded to each other with the through holes facing each other, and the first substrate and the second substrate are disposed at positions straddling the through holes of the first substrate and the through holes of the second substrate. The board component is characterized in that a sphere is inserted in a state where it is not sandwiched between the boards. The position straddling the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate means that a part of the sphere exists in both the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate. (same as below). In addition, the state in which the first substrate and the second substrate are not sandwiched means that the movement of the sphere in the depth direction of the through hole is not restrained by the substrate. It means having a positional relationship that can move in the depth direction. The positional relationship only needs to be generated by the relationship between the substrate and the sphere, and an adhesive or the like may exist between the sphere and the substrate, and the adhesive may restrain the movement of the sphere. The first substrate and the second substrate may be directly bonded together, or may be bonded at a predetermined interval via a spacer. According to such a configuration, the sphere restrains the movement of the substrates to be bonded in the in-plane direction, and a stable fixing structure can be obtained by using the sphere, and it is difficult to be affected by the dimensional error of the through hole. A substrate component having accuracy can be realized.
また、本発明は、複数の基板を有する基板部品であって、前記複数の基板のうち少なくとも第1の基板と第2の基板には厚さ方向に貫通孔が設けられ、前記第1の基板と第2の基板は前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせられているとともに、球体が前記の第1の基板の貫通孔と前記第2の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されていることを特徴とする基板部品である。球体が前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているため、該構成においても貫通孔の寸法誤差の影響も受けにくく、貼り合わせる基板の面内方向の移動を球体が拘束するとともに、球体を用いることにより安定した固定構造が得られるため、高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。 Further, the present invention is a substrate component having a plurality of substrates, wherein at least a first substrate and a second substrate among the plurality of substrates are provided with through holes in a thickness direction, and the first substrate And the second substrate are bonded together with the through holes facing each other, and the sphere is located at a position straddling the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate, and the second substrate. A substrate component, wherein a surface of the first substrate opposite to a surface to be bonded to the second substrate is inserted at a position in contact with a virtual surface extending on the through hole. Since the sphere is inserted at a position in contact with a virtual surface obtained by extending the surface of the first substrate opposite to the surface to be bonded to the second substrate onto the through hole, the dimension of the through hole is also in this configuration. In addition to being affected by errors, the spheres restrain the movement of the substrates to be bonded in the in-plane direction, and a stable fixing structure can be obtained by using the spheres, so that a substrate component having high positioning accuracy can be realized.
また、前記基板部品において、前記球体の直径が前記第1の基板の厚さの1.53倍以上、かつ2.9倍以下であることが好ましい。かかる構成によれば、第1の基板と第2の基板を接して貼り合せた場合において、特に高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。 In the substrate component, it is preferable that a diameter of the sphere is 1.53 times or more and 2.9 times or less of a thickness of the first substrate. According to this configuration, it is possible to realize a board component having particularly high positioning accuracy when the first board and the second board are bonded in contact with each other.
さらに、前記基板部品において、前記第1の基板と前記第2の基板は所定の間隔をもって貼り合わせられているとともに、前記球体は前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されており、前記球体の直径が前記第1の基板の厚さと、前記間隔との和の1.53倍以上2.9倍以下としてもよい。かかる構成によれば、第1の基板と第2の基板が所定の間隔をもって貼り合わせられている場合において、特に高い位置決め精度を有する基板部品を実現できる。 Further, in the substrate component, the first substrate and the second substrate are bonded to each other with a predetermined interval, and the sphere is a surface of the first substrate to be bonded to the second substrate. The opposite surface is inserted into a position in contact with a virtual surface extending on the through hole, and the diameter of the sphere is 1.53 times or more of the sum of the thickness of the first substrate and the distance 2.9. It is good also as below. According to this configuration, when the first substrate and the second substrate are bonded to each other with a predetermined interval, it is possible to realize a substrate component having particularly high positioning accuracy.
さらに、前記基板部品において、前記第1の基板および第2の基板の少なくとも一方に光学素子を設けることが好ましい。前記基板部品は高い位置決め精度を有することから、該基板部品に、微細であり、かつその位置決めには高い精度が要求される光学素子を設けることにより、位置精度に優れた光学素子基板部品を得ることができる。 Further, in the board component, it is preferable that an optical element is provided on at least one of the first board and the second board. Since the substrate component has high positioning accuracy, an optical element substrate component with excellent positional accuracy is obtained by providing the substrate component with an optical element that is fine and requires high accuracy for positioning. be able to.
また、本発明の基板部品の製造方法は、複数の基板を有する基板部品の製造方法であって、厚さ方向に貫通孔が設けられた第1の基板と厚さ方向に貫通孔が設けられた第2の基板とを前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせる工程と、前記工程の前または後に、前記貼り合わせ基板において前記第1の基板の貫通孔と前記第2の基板の貫通孔に跨るようになる位置に前記第1の基板と前記第2の基板に挟持されていない状態で球体を挿入する工程と、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第1の基板と前記第2の基板とを固着する工程を有することを特徴とする。該方法によって、高い位置決め精度を有する基板部品を得ることができる。前記方法において、第1の基板と第2の基板の貼り合わせと球体の挿入の順序は問わない。すなわち、第1の基板の貫通孔に球体を挿入した後に、第2の基板を貼り合わせてもよいし、第1の基板と第2の基板を貼り合わせた後に球体を挿入してもよい。 In addition, the substrate component manufacturing method of the present invention is a method of manufacturing a substrate component having a plurality of substrates, wherein the first substrate having a through hole in the thickness direction and the through hole in the thickness direction are provided. And bonding the second substrate with the through holes facing each other, and before or after the step, the through holes of the first substrate and the through holes of the second substrate in the bonded substrate. A step of inserting a sphere without being sandwiched between the first substrate and the second substrate at a position to be straddled; the first substrate in which the sphere is inserted into the through hole; and the second substrate A step of fixing the substrate to the substrate. By this method, a substrate component having high positioning accuracy can be obtained. In the above method, the order of bonding the first substrate and the second substrate and inserting the sphere is not limited. That is, the second substrate may be bonded after the sphere is inserted into the through hole of the first substrate, or the sphere may be inserted after the first substrate and the second substrate are bonded.
さらに、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第1の基板と前記第2の基板とを固着する工程において、前記貫通孔に接着剤を塗布することが好ましい。貫通孔という限られた空間に接着剤を塗布するので、接着剤等の使用量を抑えることができ、また作業性にも優れる点で好ましい。 Furthermore, it is preferable to apply an adhesive to the through hole in the step of fixing the first substrate and the second substrate in which the sphere is inserted into the through hole. Since the adhesive is applied to a limited space called a through hole, the amount of the adhesive used can be suppressed, and the workability is excellent.
また、前記基板部品の製造方法において、前記第1の基板と前記第2の基板とを固着する工程の後、前記球体を除去してもよい。第1の基板と第2の基板の固着を貫通孔以外の部分で行うなどした後は、基板同士は固着されているので球体は存在しなくてもよい。この場合、球体は除去して再利用することができ、部品点数も減らすことができる。 In the method of manufacturing a board component, the sphere may be removed after the step of fixing the first board and the second board. After the first substrate and the second substrate are fixed at portions other than the through holes, the substrates are fixed to each other, so that the sphere does not have to exist. In this case, the sphere can be removed and reused, and the number of parts can be reduced.
本発明によれば、貼り合わせにおいて高い位置決め精度を有する基板部品、およびその製造方法を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the board | substrate component which has high positioning accuracy in bonding, and its manufacturing method can be provided.
以下、本発明の実施の形態を、図を参照しつつ説明する。なお、これら実施例により本発明が限定されるものではない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited by these Examples.
図1は、本発明に係る基板部品の断面図に相当する。図1に示した基板部品は第1の基板101と、第2の基板102を有する。前記第1の基板101には、その厚さ方向に貫通孔106が設けられており、前記第2の基板102にはその厚さ方向に貫通孔105が設けられている。他の位置決め手段と併用する場合等は、貫通孔を一つとすることも可能であるが、前記第1の基板101には2つ以上の貫通孔106を形成し、前記第2の基板102には2つ以上の貫通孔105を形成して、貫通孔で位置決め機能を担保することが好ましい。各基板の貫通孔105、106はそれぞれ一対一に対応する。すなわち、貫通孔が設けられた第1の基板101と第2の基板102は貫通孔同士を対置させて貼り合わせられている。球体103は前記第1の基板101の貫通孔106と前記第2の基板102の貫通孔105に跨った位置で、前記第1の基板と前記第2の基板に挟持されていない状態で挿入されており、該構成によって第1の基板101と第2の基板102の面内方向の移動を拘束して、位置決めを行う。 FIG. 1 corresponds to a cross-sectional view of a board component according to the present invention. The board component shown in FIG. 1 includes a first board 101 and a second board 102. The first substrate 101 is provided with a through hole 106 in the thickness direction, and the second substrate 102 is provided with a through hole 105 in the thickness direction. When used in combination with other positioning means, the number of through holes may be one, but two or more through holes 106 are formed in the first substrate 101, and the second substrate 102 is formed in the second substrate 102. It is preferable to form two or more through holes 105 to ensure the positioning function with the through holes. The through holes 105 and 106 of each substrate correspond to each other one to one. That is, the first substrate 101 and the second substrate 102 provided with the through holes are bonded to each other with the through holes facing each other. The sphere 103 is inserted at a position straddling the through-hole 106 of the first substrate 101 and the through-hole 105 of the second substrate 102 without being sandwiched between the first substrate and the second substrate. With this configuration, the first substrate 101 and the second substrate 102 are restrained from moving in the in-plane direction and positioned.
かかる前記第1の基板101の貫通孔106と前記第2の基板102の貫通孔105に跨った位置で、前記第1の基板と前記第2の基板に挟持されていない状態で球体103が挿入されている形態としては、1)前記の第1の基板の貫通孔と第2の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に球体103が挿入され、配置された構成、2)球体103と前記仮想面との間にスペーサを挿入し、該スペーサで球体103を支持されている構成、3)前記仮想面と所定の距離をもって球体103を貫通孔内に接着固定されている構成などが挙げられる。ここで、前記貫通孔上に延長した仮想面に接する位置とは、換言すれば貫通孔の開口面と球体が接している状態を言い、第1の基板の下に底板が設置されている場合であれば、前記仮想面は底板の表面に一致し、球体の位置は底板の表面に接している位置である。図1では底板109の上面115が該仮想面に相当する。仮に、球体103が第1の基板と第2の基板或いはそれらに形成された孔部に挟持されているとすると、面内方向の位置決め精度だけでなく、基板の傾きなども問題になり、これら基板或いは孔部の寸法誤差の影響が基板の位置決め精度に大きく影響することになってしまう。これに対して、球体103は第1の基板と第2の基板の面内方向の動きやずれを抑制するが、球体103が第1の基板と第2の基板に挟持されていない上記の構成では、貫通孔の寸法誤差の影響を受けにくいため、高い位置決め精度を実現できる。 The sphere 103 is inserted at a position straddling the through hole 106 of the first substrate 101 and the through hole 105 of the second substrate 102 without being sandwiched between the first substrate and the second substrate. 1) What is the surface of the first substrate to be bonded to the second substrate at a position straddling the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate? A configuration in which the sphere 103 is inserted and disposed at a position in contact with a virtual surface extending on the through hole on the opposite side, and 2) a spacer is inserted between the sphere 103 and the virtual surface, and the sphere 103 is inserted with the spacer. 3) A configuration in which the sphere 103 is bonded and fixed in the through hole at a predetermined distance from the virtual surface. Here, the position in contact with the virtual surface extended on the through hole means, in other words, the state where the opening surface of the through hole and the sphere are in contact with each other, and the bottom plate is installed under the first substrate. If so, the virtual plane coincides with the surface of the bottom plate, and the position of the sphere is a position in contact with the surface of the bottom plate. In FIG. 1, the upper surface 115 of the bottom plate 109 corresponds to the virtual surface. Assuming that the sphere 103 is sandwiched between the first substrate and the second substrate or the hole formed in them, not only the positioning accuracy in the in-plane direction but also the tilt of the substrate becomes a problem. The influence of the dimensional error of the substrate or the hole greatly affects the positioning accuracy of the substrate. On the other hand, the sphere 103 suppresses movement and displacement in the in-plane direction of the first substrate and the second substrate, but the sphere 103 is not sandwiched between the first substrate and the second substrate. Then, since it is hard to be influenced by the dimensional error of the through hole, high positioning accuracy can be realized.
図1は上記形態のうち、1)の前記の第1の基板の貫通孔と第2の基板の貫通孔に跨った位置で、かつ前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に球体103が挿入され、配置された構成を示すものであり、球体103の挿入、配置が容易であり、また高い位置精度が得られる。 FIG. 1 shows a surface of the above-mentioned embodiment 1) in a position straddling the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate, and the surface of the first substrate to be bonded to the second substrate. The spherical body 103 is inserted and positioned at a position in contact with a virtual surface extending on the through hole on the opposite side of the through hole, and the spherical body 103 can be easily inserted and arranged, and has high positional accuracy. Is obtained.
上記構成により、該球体103が、前記第1の基板の貫通孔106の側壁、望ましくは前記第2の基板102に対向する側の開口部側端部、と前記第2の基板の貫通孔105の側壁、望ましくは前記第1の基板101に対向する側の開口部側端部、と接触するまでの範囲内に位置ずれ量が制御されることとなり、貼り合わせにおける位置ずれの少ない、高い位置精度を有する基板部品100が実現できる。 With the above configuration, the sphere 103 has a side wall of the through hole 106 of the first substrate, desirably an opening side end facing the second substrate 102, and a through hole 105 of the second substrate. The position shift amount is controlled within a range until it comes into contact with the side wall of the first substrate 101, preferably the opening side end portion on the side facing the first substrate 101, and a high position with little position shift in bonding. The board component 100 having accuracy can be realized.
第1の基板101には例えばシリコン(Si)基板、金属基板、あるいは絶縁体基板(例えばガラス基板やセラミック基板)が適用できる。該第1の基板には、反射膜、電極膜、保護膜等として、例えば金(Au)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)あるいはチタン(Ti)を単独にあるいは適宜選択して全面あるいは部分的に積層することができる。あるいは該第1の基板に凹凸を形成することもできる。該凹凸の形成には、ドライエッチングやウェットエッチングあるいはそれらを組み合わせた化学的加工方法を適用することができる。またはサンドブラストやFIB(Focused Ion Beam)、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることもできる。貫通孔106の形成にも、ドライエッチングやウェットエッチングまたはそれらを組み合わせた化学的加工方法、あるいはサンドブラストやFIB、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることができる。該貫通孔106は垂直孔であることが望ましいが、最も重視するのは、第2の基板102と対向する側の孔径であり、この孔径は球体103の直径を若干上回る寸法に管理する。若干上回るようにするのは、球体を貫通孔に挿入するためである。該孔径の詳細寸法は、球体103の公差および許容できる第1の基板101と第2の基板102のずれ量で決定する。第1の基板101と第2の基板102のずれ量を小さくするには、該孔径は球体103の直径にできるだけ近い方が良い。 As the first substrate 101, for example, a silicon (Si) substrate, a metal substrate, or an insulator substrate (for example, a glass substrate or a ceramic substrate) can be applied. On the first substrate, as a reflective film, an electrode film, a protective film, etc., for example, gold (Au), aluminum (Al), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt) or Titanium (Ti) can be laminated on the entire surface or partially by singly or appropriately selected. Alternatively, unevenness can be formed on the first substrate. For the formation of the unevenness, dry etching, wet etching, or a chemical processing method combining them can be applied. Alternatively, a physical processing method such as sandblasting, FIB (Focused Ion Beam), or drilling can be used. The through hole 106 can also be formed by dry etching, wet etching, or a chemical processing method combining them, or a physical processing method such as sandblasting, FIB, or drilling. The through hole 106 is preferably a vertical hole, but the most important is the hole diameter on the side facing the second substrate 102, and this hole diameter is managed to be slightly larger than the diameter of the sphere 103. The reason for slightly exceeding is to insert the sphere into the through hole. The detailed size of the hole diameter is determined by the tolerance of the sphere 103 and the allowable deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102. In order to reduce the amount of deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102, the hole diameter should be as close as possible to the diameter of the sphere 103.
第2の基板102には例えばシリコン(Si)基板、シリコン(Si)層間に酸化シリコン(SiO2)層を挟み込んだSOI基板、金属基板、または絶縁体基板(例えばガラス基板やセラミック基板)などが適用できる。該第2の基板には、反射膜、電極膜、保護膜等として、例えば金(Au)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、ニッケル(Ni)、銅(Cu)、白金(Pt)またはチタン(Ti)を単独にあるいは適宜選択して全面あるいは部分的に積層することができる。あるいは該第2の基板に凹凸を形成することもできる。該凹凸の形成には、ドライエッチングやウェットエッチングまたはそれらを組み合わせた化学的加工方法、或いはサンドブラストやFIB、ドリル加工といった物理的加工方法を用いることができる。該貫通孔105は垂直孔、すなわち深さ方向が基板面に垂直であることが望ましい。最も重要視するのは、第1の基板101と対向する側の端部の孔径であり、この孔径は球体103の直径を若干上回る寸法に管理する。若干上回るようにするのは、球体を貫通孔に挿入するためである。該孔径の詳細寸法は、球体103の公差および許容できる第1の基板101と第2の基板102のずれ量で決定する。第1の基板101と第2の基板102のずれ量を小さくするには、該孔径は球体103の直径にできるだけ近い方が良い。 The second substrate 102 is, for example, a silicon (Si) substrate, an SOI substrate in which a silicon oxide (SiO 2 ) layer is sandwiched between silicon (Si) layers, a metal substrate, or an insulator substrate (for example, a glass substrate or a ceramic substrate). Applicable. On the second substrate, as a reflective film, an electrode film, a protective film, etc., for example, gold (Au), aluminum (Al), chromium (Cr), nickel (Ni), copper (Cu), platinum (Pt) or Titanium (Ti) can be laminated on the entire surface or partially by singly or appropriately selected. Alternatively, unevenness can be formed on the second substrate. The unevenness can be formed by dry etching, wet etching, or a chemical processing method combining them, or a physical processing method such as sandblasting, FIB, or drilling. The through hole 105 is preferably a vertical hole, that is, the depth direction is perpendicular to the substrate surface. The most important point is the hole diameter at the end facing the first substrate 101, and this hole diameter is managed to be slightly larger than the diameter of the sphere 103. The reason for slightly exceeding is to insert the sphere into the through hole. The detailed size of the hole diameter is determined by the tolerance of the sphere 103 and the allowable deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102. In order to reduce the amount of deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102, the hole diameter should be as close as possible to the diameter of the sphere 103.
また、貫通孔の深さ方向から見た断面形状は、円形の他、三角形、四角形等の多角形形状も可能であるが、円形が形成容易であり好ましい。
なお、第1の基板が貫通孔を有していればよく、第1の基板の前記第2の基板とは反対側に、第3の基板(底板)が固着されていても、当該構成では第1の基板自体に貫通孔が設けられていることにかわりはない。また、第1の基板101の貫通孔106と前記第2の基板102の貫通孔105に跨った位置に挿入されて球体103以外に、さらに別の球体や別の形状の部材を、球体103に接してスペーサ等の目的で貫通孔内に装填してもよい。
Moreover, the cross-sectional shape seen from the depth direction of the through-hole can be a circular shape or a polygonal shape such as a triangle or a quadrangle, but a circular shape is easy and preferable.
In addition, even if the 3rd board | substrate (bottom plate) is fixed to the opposite side to the said 2nd board | substrate of the 1st board | substrate as long as the 1st board | substrate has a through-hole, in the said structure, It does not change that the through hole is provided in the first substrate itself. Further, in addition to the sphere 103 inserted in a position straddling the through hole 106 of the first substrate 101 and the through hole 105 of the second substrate 102, another sphere or another shape member is attached to the sphere 103. You may contact and load in a through-hole for the purpose, such as a spacer.
球体103はガラス製、セラミック製、プラスチック製、金属製等の材質を用いることができる。また、形状は真球に近ければ近いほど高い位置精度が得られる。精度、価格等の観点からは、ガラス製のボールレンズを用いることが好ましい。貼り合わせた第1の基板101と第2の基板の貫通孔に球体103を挿入する際は、第1の基板101の下にさらに底板109を設置し、貼り合せる。これは、球体103を貫通孔内に留めておくためである。底板は板材とすることができるので、その表面は平滑なものを得やすく、前記第1の基板101と貼り合わせたときに高い位置精度を出すのに適している。第1の基板に設ける貫通孔の替わりに、非貫通孔である有底孔を設けることも可能ではあるが、平坦な底面を得ることが難しく、深さ精度も要求されることとなるため、貫通孔を形成した基板を用いる方が好ましい。底板は少なくとも貫通孔を覆うものであれば良く、第1の基板全体を覆うものでも良い。貼り合わせた第1の基板101と第2の基板102の固着方法は、接着剤を用いた接着、はんだ接合、機械的拘束力による固定等の各種手段を用いることができる。具体的には、前記第1の基板101と前記第2の基板102の固着は、例えば、球体を挿入した貫通孔に接着剤を塗布して接着する方法、第2の基板に上記位置決め用の貫通孔とは別に貫通孔を設け、該部分に接着剤等を入れて接着する方法、基板の端部において接着剤を塗布したり、はんだ接合して接着する方法、基板間に接着剤を塗布する方法、これらを組み合わせた方法などがある。このうち、球体を挿入した貫通孔に接着剤を塗布する方法は、接着剤等の使用量を抑えることができ、また作業性にも優れる点で好ましい。 The sphere 103 can be made of glass, ceramic, plastic, metal, or the like. Further, the closer the shape is to a true sphere, the higher the position accuracy can be obtained. From the viewpoint of accuracy, price, etc., it is preferable to use a glass ball lens. When the sphere 103 is inserted into the through-holes of the first substrate 101 and the second substrate that are bonded together, a bottom plate 109 is further placed under the first substrate 101 and bonded. This is to keep the sphere 103 in the through hole. Since the bottom plate can be a plate material, it is easy to obtain a smooth surface, which is suitable for obtaining high positional accuracy when bonded to the first substrate 101. Although it is possible to provide a bottomed hole that is a non-through hole instead of the through hole provided in the first substrate, it is difficult to obtain a flat bottom surface, and depth accuracy is also required. It is preferable to use a substrate in which a through hole is formed. The bottom plate only needs to cover at least the through hole, and may cover the entire first substrate. As a method for fixing the first substrate 101 and the second substrate 102 which are bonded together, various means such as bonding using an adhesive, solder bonding, and fixing by a mechanical binding force can be used. Specifically, the first substrate 101 and the second substrate 102 are fixed by, for example, a method in which an adhesive is applied to a through-hole into which a sphere is inserted and bonded, or the positioning for the second substrate. A method of providing a through-hole separately from the through-hole and attaching an adhesive or the like to the part, a method of applying an adhesive at the edge of the substrate, a method of bonding by soldering, or applying an adhesive between the substrates And a combination of these methods. Among these, the method of applying an adhesive to the through-hole into which the sphere is inserted is preferable in that the amount of the adhesive used can be suppressed and the workability is excellent.
球体103の直径は、前記球体は前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているとした場合に、第1の基板の厚さを超え、望ましくは第1の基板101の厚さの2倍前後とする。この場合、貫通孔の孔径も球体の直径に応じて変える。ここで、球体103の直径や第1の基板101の厚さがばらつくと、該球体103と前記第1の基板の貫通孔106の隙間が変化し、基板部材100における第1の基板101と第2の基板102の位置ずれがばらつくが、球体103の直径を第1の基板の厚さの2倍前後とすることでばらつきの影響を抑制することができるので、基板部材100の位置決め精度が向上する。さらに望ましくは、第1の基板101の厚さの1.53倍以上、かつ2.9倍以下とする。図4は球体103の直径(D)と第1の基板101の厚さ(t)の比(D/t)に対する、第1の基板101と第2の基板の位置ずれの増加を示した図である。同図に示す通り球体103の直径を第1の基板101の厚さの1.53倍以上、かつ2.9倍以下とすることで、第1の基板101と第2の基板102の位置ずれの増加を球体直径比5%以内に抑制することができる。さらに、前記位置ずれの増加を3%以内に抑制してさらに高い位置精度を得るためには、球体103の直径を第1の基板101の厚さの1.6倍以上、かつ2.65倍以下とすることが好ましい。 The diameter of the sphere 103 is such that the sphere is inserted at a position in contact with a virtual surface extending from the surface of the first substrate opposite to the surface to be bonded to the second substrate on the through hole. In addition, the thickness exceeds the thickness of the first substrate, preferably about twice the thickness of the first substrate 101. In this case, the diameter of the through hole is also changed according to the diameter of the sphere. Here, when the diameter of the sphere 103 and the thickness of the first substrate 101 vary, the gap between the sphere 103 and the through hole 106 of the first substrate changes, and the first substrate 101 and the first substrate 101 in the substrate member 100 change. Although the positional deviation of the second substrate 102 varies, the influence of the variation can be suppressed by making the diameter of the sphere 103 about twice the thickness of the first substrate, so that the positioning accuracy of the substrate member 100 is improved. To do. More desirably, the thickness is 1.53 times or more and 2.9 times or less the thickness of the first substrate 101. FIG. 4 is a diagram showing an increase in displacement between the first substrate 101 and the second substrate with respect to the ratio (D / t) of the diameter (D) of the sphere 103 and the thickness (t) of the first substrate 101. It is. As shown in the figure, the diameter of the sphere 103 is 1.53 times or more and 2.9 times or less the thickness of the first substrate 101, so that the positional deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102 is achieved. Can be suppressed within 5% of the sphere diameter ratio. Further, in order to suppress the increase in the positional deviation within 3% and obtain higher positional accuracy, the diameter of the sphere 103 is 1.6 times or more and 2.65 times the thickness of the first substrate 101. The following is preferable.
位置決めのために基板厚さ相当の半径を持つ球体を用いているので、貫通孔の孔径の深さ方向の均一性ではなく、開口部の孔径を制御すれば高い位置精度を実現できる。これは、球体と接するのは開口部付近だからである。したがって該部の孔径が制御されていれば貫通孔は多少テーパを持っていてもよいし、前記開口部付近から離れた貫通孔壁面は球体と接しないので、多少の寸法誤差や加工残りは許容することも可能なのであり、かかる点においてもピン固定の場合に比べて、位置精度が高く、また該高精度を得やすい。なお、作業性、精度ばらつきの観点からは、より好ましくは孔径は深さ方向に一定とする。また、貫通孔形成の手段は問わないので、使用する基板材質が限定されることなく、また使用する基板材質に適した加工手段が選択できる。 Since a sphere having a radius corresponding to the substrate thickness is used for positioning, high positional accuracy can be realized by controlling the hole diameter of the opening rather than the uniformity of the hole diameter of the through hole in the depth direction. This is because the sphere is in contact with the vicinity of the opening. Therefore, if the hole diameter of the portion is controlled, the through-hole may have a slight taper, and the wall surface of the through-hole away from the vicinity of the opening does not contact the sphere, so that some dimensional error and machining residue are allowed. Also in this respect, the positional accuracy is higher than in the case of pin fixing, and it is easy to obtain the high accuracy. From the viewpoint of workability and accuracy variation, the hole diameter is more preferably constant in the depth direction. Moreover, since the means for forming the through hole is not limited, the substrate material to be used is not limited, and a processing means suitable for the substrate material to be used can be selected.
本発明の別の形態として、前記第1の基板101と前記第2の基板102との間にスペーサを挿入することもできる。以下、スペーサ以外は前記の実施形態と同じ符号を用いて説明する。スペーサが関係する以外の部分の構成は前記実施形態と同様である。第1の基板101と第2の基板102をスペーサ等を介して、所定の間隔をもって貼り合わせた場合も、第1の基板の貫通孔と第2の基板の貫通孔に跨った位置に球体が挿入されていることによって、第1の基板101と第2の基板102との位置決めを精度よく行うことができる。この場合前記球体103の直径は、前記球体は前記第1の基板の前記第2の基板と貼り合わせる面とは反対側の面を貫通孔上に延長した仮想面に接する位置に挿入されているとした場合に、前記第1の基板の厚さを超え、望ましくは、該第1の基板101の厚さの1.53倍以上、かつ2.9倍以下とし、さらに同時に前記球体103の直径を該第1の基板の厚さと該スペーサの厚さの和を超え、望ましくは1.53倍以上、かつ2.9倍以下とする。これにより、スペーサを介して第1の基板101と第2の基板102を貼り合わせた場合であっても、高い位置決め精度を有する基板部品100を実現することができる。例えば、第1の基板101と第2の基板102の位置ずれの増加を球体直径比5%以内に抑制することができる。さらに、前記位置ずれの増加を3%以内に抑制してさらに高い位置精度を得るためには、球体103の直径を第1の基板101の厚さの1.6倍以上、かつ2.65倍以下とし、さらに同時に前記球体103の直径を該第1の基板の厚さと該スペーサの厚さとの和の1.6倍以上、かつ2.65倍以下とすることが好ましい。スペーサの配置の仕方は特に限定するものではないが、第1の基板等と同様に貫通孔を設け、第1の基板等と同様に球体で基板の面内方向の動きが拘束されるように配置してもよい。また、スペーサとしての機能すればよく、第1の基板等への固着の有無は問わないが、第1の基板等と接着剤等で固着することが好ましい。第1の基板と第2の基板を所定の間隔をもって貼り合わせる構成は、光ファイバに一定間隔をおいてコリメートレンズを配するコリメータやそれを複数有するコリメータアレイを構成する場合などに好適である。 As another embodiment of the present invention, a spacer can be inserted between the first substrate 101 and the second substrate 102. Hereinafter, the same reference numerals as those in the above embodiment are used except for the spacers. The configuration of the portion other than that related to the spacer is the same as that of the above embodiment. Even when the first substrate 101 and the second substrate 102 are bonded to each other with a predetermined interval through a spacer or the like, a sphere is formed at a position straddling the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate. By being inserted, the first substrate 101 and the second substrate 102 can be accurately positioned. In this case, the diameter of the sphere 103 is inserted at a position where the sphere is in contact with a virtual surface obtained by extending the surface of the first substrate opposite to the surface to be bonded to the second substrate onto the through hole. In this case, the thickness exceeds the thickness of the first substrate, preferably 1.53 times or more and 2.9 times or less the thickness of the first substrate 101, and at the same time the diameter of the sphere 103 Is greater than the sum of the thickness of the first substrate and the thickness of the spacer, preferably 1.53 times or more and 2.9 times or less. Thereby, even if it is a case where the 1st board | substrate 101 and the 2nd board | substrate 102 are bonded together via a spacer, the board | substrate component 100 which has a high positioning accuracy is realizable. For example, an increase in the positional deviation between the first substrate 101 and the second substrate 102 can be suppressed within a spherical diameter ratio of 5%. Further, in order to suppress the increase in the positional deviation within 3% and obtain higher positional accuracy, the diameter of the sphere 103 is 1.6 times or more and 2.65 times the thickness of the first substrate 101. At the same time, the diameter of the sphere 103 is preferably 1.6 times or more and 2.65 times or less of the sum of the thickness of the first substrate and the thickness of the spacer. The arrangement method of the spacer is not particularly limited, but a through hole is provided in the same manner as the first substrate, and the movement in the in-plane direction of the substrate is restricted by a sphere like the first substrate. You may arrange. Further, it may function as a spacer and may or may not be fixed to the first substrate or the like, but is preferably fixed to the first substrate or the like with an adhesive or the like. The configuration in which the first substrate and the second substrate are bonded to each other with a predetermined interval is suitable when a collimator in which a collimator lens is arranged at a predetermined interval on an optical fiber or a collimator array having a plurality of collimators is configured.
上記構成を有する基板部品を用いて、それに光学素子を設けることにより、高精度な光部品を提供することができる。例えば、光学素子として、ミラー、ハーフミラー、コリメータレンズ、光ファイバ、受光素子、発光素子などを搭載し、光スイッチ、コリメータ、光モニタおよびそれらを複数有する光スイッチアレイ、コリメータアレイ、光モニタアレイ等の光部品を構成することができる。より具体的には、例えば、第2の基板に光学素子としてミラーを形成し、第1の基板にミラー素子の駆動電極を設け、ミラー駆動型の光スイッチやそれを複数形成したアレイ型の光スイッチを構成することができる。また、第1の基板に光ファイバを固定し、第2の基板にコリメータレンズを形成して、それらを貼りあわせて対向させることによって、ファイバコリメータやそれを複数形成したファイバコリメータアレイを構成することもできる。或いは受光素子を備えた第1の基板とハーフミラーを備えた第2の基板からなる基盤部品と別途形成したファイバコリメータを組み合わせて光パワーモニタを構成することもできる。 A highly accurate optical component can be provided by providing an optical element on the substrate component having the above-described configuration. For example, a mirror, a half mirror, a collimator lens, an optical fiber, a light receiving element, a light emitting element, etc. are mounted as optical elements, and an optical switch, a collimator, an optical monitor, and an optical switch array having a plurality of them, a collimator array, an optical monitor array, etc. The optical component can be configured. More specifically, for example, a mirror is formed as an optical element on the second substrate, a drive electrode of the mirror element is provided on the first substrate, and a mirror-driven optical switch or an array type light in which a plurality of them are formed. A switch can be configured. In addition, a fiber collimator or a fiber collimator array in which a plurality of the fiber collimators are formed is formed by fixing an optical fiber on the first substrate, forming a collimator lens on the second substrate, and bonding them together. You can also. Alternatively, the optical power monitor can also be configured by combining a base part composed of a first substrate having a light receiving element and a second substrate having a half mirror and a separately formed fiber collimator.
本発明の基板部品の製造方法は、厚さ方向に貫通孔が設けられた第1の基板と厚さ方向に貫通孔が設けられた第2の基板とを前記貫通孔同士を対置させて貼り合わせる工程と、前記工程の前または後に、前記貼り合わせ基板において前記第1の基板の貫通孔と前記第2の基板の貫通孔に跨るようになる位置に前記第1の基板と前記第2の基板に挟持されていない状態で球体を挿入する工程と、前記貫通孔に前記球体が挿入された前記第1の基板と前記第2の基板とを固着する工程を有するものである。より具体的には、基板部品100の作製は、底板109を用いて図3に示した手順が適用できる。 The substrate component manufacturing method of the present invention is a method of attaching a first substrate having a through hole in the thickness direction and a second substrate having a through hole in the thickness direction with the through holes facing each other. And the step of aligning the first substrate and the second substrate before or after the step, at positions where the bonded substrate straddles the through hole of the first substrate and the through hole of the second substrate. The method includes a step of inserting a sphere without being sandwiched between the substrates, and a step of fixing the first substrate having the sphere inserted into the through hole and the second substrate. More specifically, the procedure shown in FIG. 3 can be applied to the production of the substrate component 100 using the bottom plate 109.
図3を参照して以下に貼り合わせ基板100の作製手順の例を説明する。まず、底板109上に第1の基板101を載せる(手順1)。基板101に示した仮想面115は、基板101を底板109に載せた場合、底板109の上面に相当することになる。底板109は表面が滑らかな剛体であることが望ましい。また、該底板109は該第1の基板101と熱膨張係数が一致していることが望ましい。一例として底板109は第1の基板101と同種の基板を利用する。次に、前記第1の基板101の貫通孔106に前記球体103を挿入する(手順2)。このとき該球体103の一部望ましくは半分が該第1の基板101上に出る。第2の基板102の貫通孔105が球体103に入る位置に合わせ、基板102を基板101に乗せる(手順3)。第2の基板102を第1の基板101と接着剤111で接着する(手順4)。なお、図3では基板の端部で接着する例を示している。なお、前記方法において、第1の基板と第2の基板の貼り合わせと球体の挿入の順序は問わない。すなわち、第1の基板の貫通孔に球体を挿入した後に、第2の基板を貼り合わせてもよいし、第1の基板と第2の基板を貼り合わせた後に球体を挿入してもよい。また、前記基板部品の製造方法において、底板109や球体103は、第1の基板および第2の基板とともに固着してもよいし、第1の基板と第2の基板のみを固着して、前記第1の基板と前記第2の基板とを固着する工程の後、前記球体や底板は除去してもよい。第1の基板と第2の基板の固着を貫通孔以外の部分で行うなどした後は、基板同士は固着されているので球体は存在しなくてもよい。この場合、球体や底板は除去して再利用することができ、部品点数の低減、基板部品の軽量・小型化にも寄与する。 An example of a procedure for manufacturing the bonded substrate 100 will be described below with reference to FIG. First, the first substrate 101 is placed on the bottom plate 109 (procedure 1). The virtual surface 115 shown on the substrate 101 corresponds to the upper surface of the bottom plate 109 when the substrate 101 is placed on the bottom plate 109. The bottom plate 109 is preferably a rigid body with a smooth surface. The bottom plate 109 preferably has the same thermal expansion coefficient as that of the first substrate 101. As an example, the bottom plate 109 uses the same type of substrate as the first substrate 101. Next, the sphere 103 is inserted into the through hole 106 of the first substrate 101 (procedure 2). At this time, a part, preferably half, of the sphere 103 comes out on the first substrate 101. The board | substrate 102 is mounted on the board | substrate 101 according to the position where the through-hole 105 of the 2nd board | substrate 102 enters into the spherical body 103 (procedure 3). The second substrate 102 is bonded to the first substrate 101 with the adhesive 111 (procedure 4). FIG. 3 shows an example in which bonding is performed at the end of the substrate. Note that in the above method, the order of bonding the first substrate and the second substrate and inserting the sphere is not limited. That is, the second substrate may be bonded after the sphere is inserted into the through hole of the first substrate, or the sphere may be inserted after the first substrate and the second substrate are bonded. Further, in the substrate component manufacturing method, the bottom plate 109 and the sphere 103 may be fixed together with the first substrate and the second substrate, or only the first substrate and the second substrate are fixed, After the step of fixing the first substrate and the second substrate, the sphere and the bottom plate may be removed. After the first substrate and the second substrate are fixed at portions other than the through holes, the substrates are fixed to each other, so that the sphere does not have to exist. In this case, the sphere and the bottom plate can be removed and reused, which contributes to a reduction in the number of components and a reduction in the weight and size of the board components.
(実施例1)
図2は、本発明に係る基板部品を用いた静電駆動式マイクロミラー200の断面図である。静電駆動式マイクロミラーとはマイクロミラー210と電極204の間に電位差を発生させたときに生じる静電引力で、マイクロミラー210を動作させるデバイスである。図2に示した静電駆動式マイクロミラー200は第1の基板として固定電極基板201を有し、第2の基板としてミラー基板202を有する。前記固定電極基板201には貫通孔206を形成し、前記ミラー基板202には貫通孔205を形成する。球体203は前記固定電極基板の貫通孔206と前記ミラー基板の貫通孔205に跨った位置に挿入されている。前記固定電極基板201には2つの貫通孔206を形成し、前記ミラー基板202には2つの貫通孔205を形成する。各基板の貫通孔205、206はそれぞれ一対一で対応する。
Example 1
FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrostatically driven micromirror 200 using the board component according to the present invention. The electrostatically driven micromirror is a device that operates the micromirror 210 by electrostatic attraction generated when a potential difference is generated between the micromirror 210 and the electrode 204. The electrostatic drive type micromirror 200 shown in FIG. 2 has a fixed electrode substrate 201 as a first substrate and a mirror substrate 202 as a second substrate. A through hole 206 is formed in the fixed electrode substrate 201, and a through hole 205 is formed in the mirror substrate 202. The sphere 203 is inserted in a position straddling the through hole 206 of the fixed electrode substrate and the through hole 205 of the mirror substrate. Two through holes 206 are formed in the fixed electrode substrate 201, and two through holes 205 are formed in the mirror substrate 202. The through holes 205 and 206 of each substrate correspond to each other one to one.
固定電極基板201は表面を酸化膜(SiO2)で被覆したシリコン(Si)基板上に金属膜電極204を成膜して形成する。金属膜はクロム(Cr)層の下地に金(Au)層を積層する。貫通孔206は、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔206のミラー基板202と対向する側の孔直径は1.01±0.002mmとする。球体203の直径は1±0.005mmとし、これに対して該固定電極基板201の厚さは0.5mmとする。ミラー基板202はシリコン(Si)基板に対しドライエッチングとウェットエッチングを組み合わせて作製する。ミラー基板202の反射面207には反射膜を、電極面208には導電膜を形成する。該反射膜および該導電膜としては金(Au)を最表面層とした金属多層膜を適用する。該ミラー基板202に形成する貫通孔205は、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔205の固定電極基板201と対向する側の孔直径は1.01±0.002mmとする。 The fixed electrode substrate 201 is formed by forming a metal film electrode 204 on a silicon (Si) substrate whose surface is covered with an oxide film (SiO 2 ). As the metal film, a gold (Au) layer is laminated on a base of a chromium (Cr) layer. The through hole 206 is a vertical hole formed by dry etching. The diameter of the through hole 206 on the side facing the mirror substrate 202 is set to 1.01 ± 0.002 mm. The diameter of the sphere 203 is 1 ± 0.005 mm, and the thickness of the fixed electrode substrate 201 is 0.5 mm. The mirror substrate 202 is manufactured by combining dry etching and wet etching on a silicon (Si) substrate. A reflective film is formed on the reflective surface 207 of the mirror substrate 202, and a conductive film is formed on the electrode surface 208. As the reflective film and the conductive film, a metal multilayer film having gold (Au) as the outermost surface layer is applied. The through hole 205 formed in the mirror substrate 202 is a vertical hole formed by dry etching. The diameter of the through hole 205 on the side facing the fixed electrode substrate 201 is set to 1.01 ± 0.002 mm.
球体203は直径1±0.005mmのガラス製とする。該球体203は前記貫通孔205と206に跨るようになる位置に挿入され、前記ミラー基板202と前記固定電極基板201とを貼り合わせ、接着剤211で固着する。接着剤は前記ミラー基板202に形成した貫通孔205および該ミラー基板202に形成した接着剤塗布用の貫通孔に塗布し熱硬化させる。硬化時には固定電極基板201とミラー基板202に隙間が生じないように、ミラー基板202全体に荷重を加えて両者を密着させる。 The sphere 203 is made of glass having a diameter of 1 ± 0.005 mm. The sphere 203 is inserted at a position so as to straddle the through holes 205 and 206, and the mirror substrate 202 and the fixed electrode substrate 201 are bonded together and fixed with an adhesive 211. The adhesive is applied to the through holes 205 formed in the mirror substrate 202 and the adhesive application through holes formed in the mirror substrate 202, and is thermally cured. At the time of curing, a load is applied to the entire mirror substrate 202 so that there is no gap between the fixed electrode substrate 201 and the mirror substrate 202 and the two are brought into close contact with each other.
(実施例2)
図5は、本発明に係る基板部品を用いた別の実施例であるファイバコリメータアレイ300の断面図である。図5に示したコリメートレンズアレイ300は第1の基板として光ファイバアレイ基板301を有し、第2の基板としてレンズアレイ基板302を有する。光ファイバアレイ基板301には貫通孔306を形成し、前記レンズアレイ基板302には貫通孔305を形成する。球体303は前記光ファイバアレイ基板の貫通孔306と前記レンズアレイ基板の貫通孔305に跨った位置に挿入されている。前記光ファイバアレイ基板301には2つの貫通孔306を形成し、前記レンズアレイ基板302には2つの貫通孔305を形成する。各基板の貫通孔305、306はそれぞれ一対一で対応する。
(Example 2)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a fiber collimator array 300 which is another embodiment using the substrate component according to the present invention. The collimating lens array 300 shown in FIG. 5 has an optical fiber array substrate 301 as a first substrate and a lens array substrate 302 as a second substrate. A through hole 306 is formed in the optical fiber array substrate 301, and a through hole 305 is formed in the lens array substrate 302. The sphere 303 is inserted in a position straddling the through hole 306 of the optical fiber array substrate and the through hole 305 of the lens array substrate. Two through holes 306 are formed in the optical fiber array substrate 301, and two through holes 305 are formed in the lens array substrate 302. The through holes 305 and 306 of each substrate correspond to each other one to one.
光ファイバアレイ基板301はシリコン(Si)基板に光ファイバ313を貫通させる孔を複数形成し、該孔に光ファイバを挿入することで作製する。貫通孔306の形成には、ドライエッチングで形成した垂直孔とする。該貫通孔306のレンズアレイ基板302と対向する側の孔直径は1.005±0.001mmとする。球体303の直径は1±0.003mmとし、これに対して該光ファイバアレイ基板301の厚さは0.45mmとする。レンズアレイ基板302は石英基板に対しドライエッチングで作製し、表裏面に反射防止膜を成膜する。該レンズアレイ基板302に形成する貫通孔305は、サンドブラストで形成する。該貫通孔305の光ファイバアレイ基板301と対向する側の孔直径は1.005±0.001mmとする。前記光ファイバアレイ基板301と前記レンズアレイ基板302との間には厚さ0.1mmのスペーサ314を配置する。該スペーサはマイクロレンズ312と光ファイバ313との光学的な接続を阻害しないように配置する。該スペーサの厚さが0.1mmであるので、前記光ファイバアレイ基板に対向する側の前記レンズアレイ基板の貫通孔305の開口部は実効的には、前記光ファイバアレイ基板301の厚さ0.45mmと該スペーサ0.1mmを足し合わせた0.55mmの第1の基板上に配置されていることと同等である。この実効的な第1の基板の厚さに対し前記球体303の直径は1.8倍に相当し、高い位置精度を発揮する。 The optical fiber array substrate 301 is manufactured by forming a plurality of holes through which the optical fiber 313 passes through a silicon (Si) substrate and inserting the optical fibers into the holes. The through hole 306 is formed by a vertical hole formed by dry etching. The diameter of the through hole 306 on the side facing the lens array substrate 302 is set to 0.005 ± 0.001 mm. The diameter of the sphere 303 is 1 ± 0.003 mm, and the thickness of the optical fiber array substrate 301 is 0.45 mm. The lens array substrate 302 is produced by dry etching on a quartz substrate, and an antireflection film is formed on the front and back surfaces. The through holes 305 formed in the lens array substrate 302 are formed by sandblasting. The diameter of the through hole 305 on the side facing the optical fiber array substrate 301 is set to 0.005 ± 0.001 mm. A spacer 314 having a thickness of 0.1 mm is disposed between the optical fiber array substrate 301 and the lens array substrate 302. The spacer is disposed so as not to hinder the optical connection between the microlens 312 and the optical fiber 313. Since the thickness of the spacer is 0.1 mm, the opening of the through hole 305 of the lens array substrate on the side facing the optical fiber array substrate is effectively the thickness 0 of the optical fiber array substrate 301. It is equivalent to being arranged on the first substrate of 0.55 mm obtained by adding .45 mm and the spacer of 0.1 mm. The diameter of the sphere 303 corresponds to 1.8 times the effective thickness of the first substrate, and exhibits high positional accuracy.
球体303は直径1±0.003mmのガラス製とする。該球体303は前記光ファイバアレイ基板の貫通孔306と前記レンズアレイ基板の貫通孔305の位置を指定する。該球体303を前記貫通孔305と306に跨るようになる位置に挿入し、前記光ファイバアレイ基板302と前記レンズアレイ基板301を貼り合せ、接着剤311で固着してコリメートレンズアレイを構成する。 The sphere 303 is made of glass having a diameter of 1 ± 0.003 mm. The sphere 303 designates the positions of the through holes 306 of the optical fiber array substrate and the through holes 305 of the lens array substrate. The sphere 303 is inserted into a position so as to straddle the through holes 305 and 306, the optical fiber array substrate 302 and the lens array substrate 301 are bonded together, and fixed with an adhesive 311 to form a collimating lens array.
100:基板部品
101:第1の基板 102:第2の基板 103:球体 105、106:貫通孔
109:底板 111:接合剤 115:仮想面
200:静電駆動マイクロミラー 201:固定電極基板 102:ミラー基板
203:球体 204:電極 205、206:貫通孔 207:反射面
208:電極面 209:底板 210:マイクロミラー
300:コリメートレンズアレイ 301:光ファイバアレイ基板
302:レンズアレイ基板 303:球体 305、306:貫通孔 309:底板
311:接着剤 312:マイクロレンズ 313:光ファイバ 314:スペーサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100: Board | substrate component 101: 1st board | substrate 102: 2nd board | substrate 103: Sphere 105, 106: Through-hole 109: Bottom plate 111: Bonding agent 115: Virtual surface 200: Electrostatic drive micromirror 201: Fixed electrode board | substrate 102: Mirror substrate 203: Sphere 204: Electrode 205, 206: Through hole 207: Reflecting surface 208: Electrode surface 209: Bottom plate 210: Micromirror 300: Collimating lens array 301: Optical fiber array substrate 302: Lens array substrate 303: Sphere 305 306: Through hole 309: Bottom plate 311: Adhesive 312: Microlens 313: Optical fiber 314: Spacer
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