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JP4514075B2 - Galvano device manufacturing method and galvano device - Google Patents

Galvano device manufacturing method and galvano device Download PDF

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JP4514075B2
JP4514075B2 JP2000223515A JP2000223515A JP4514075B2 JP 4514075 B2 JP4514075 B2 JP 4514075B2 JP 2000223515 A JP2000223515 A JP 2000223515A JP 2000223515 A JP2000223515 A JP 2000223515A JP 4514075 B2 JP4514075 B2 JP 4514075B2
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JP
Japan
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movable plate
resonance frequency
galvano
torsion bar
frequency
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和雄 大高
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Nippon Signal Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
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Nippon Signal Co Ltd
Citizen Finetech Miyota Co Ltd
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はガルバノ装置の製造方法及びガルバノ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ガルバノ装置は、ガルバノメータの原理を利用したものであり、レーザ光のスキャニングシステム等に使用されているガルバノミラー装置に代表される。ガルバノミラーを小型化するために半導体デバイスの製造プロセスを利用してガルバノミラーを製造する方法が開発されている。特開平7−175005号公報には、プレーナー型ガルバノミラー及びその製造方法が詳細に開示されている。
【0003】
図1、図2は前記公報の図1、図2に記載されたガルバノミラー装置の構成図とA−A矢視断面図である。ガルバノミラー装置1は、半導体基板であるシリコン基板2の上下面に、それぞれ例えばホウケイ酸ガラス等からなる上側及び下側絶縁基板としての上側及び下側ガラス基板3、4を陽極接合した3層構造となっている。そして、前記上側ガラス基板3は、後述する可動板5上方部を開放するようシリコン基板2の図1の左右端に積層されている。
【0004】
前記シリコン基板2には、平板状の可動板5とこの可動板5の中心位置でシリコン基板2に対して基板上下方向に揺動可能に可動板5を軸支するトーションバー6、6とが異方性エッチングによって一体形成されている。従って、可動板5及びトーションバー6もシリコン基板2と同一材料からなっている。前記可動板5の上方周縁部には、通電により磁界を発生する銅薄膜からなる平面コイル7が絶縁被膜で覆われて設けられている。また、可動板5の平面コイル7で囲まれる上面中央部には、反射鏡としての全反射ミラー8がアルミニウム蒸着により形成されている。更に、シリコン基板2のトーションバー6、6の側方上面には、平面コイル7とトーションバー6、6の部分を介して電気的に接続する一対の電極端子9、9が設けられており、この電極端子9、9はシリコン基板2上に電鋳コイル法により平面コイル7と同時に形成される。
【0005】
上側及び下側ガラス基板3の図中左右側には、前記トーションバー6、6の軸方向と平行な可動板5の対辺の平面コイル7部分に磁界を作用させる互いに対を成す円形状の永久磁石10A、10Bと11A、11Bが設けられている。互いに対をなす一方の各3個ずつの永久磁石10A、10Bは、図2に示すように、下側がN極、上側がS極となるように設けられ、互いに対をなす他方の各3個ずつの永久磁石11A、11Bは、図2に示すように、下側がS極、上側がN極となるように設けられている。
【0006】
図3は可動板5とトーションバー6の動作を説明するための斜視図である。可動板5の変位角φはφ=(Mx/GIp)=(F’L/8.5×10)×l
となる。
Mx:ねじりモーメント
G :横弾性係数
Ip:極断面二次モーメント
F’:トーションバーのばね反力
L :トーションバーの中心軸から力点までの距離
:トーションバーの長さ
r :トーションバーの半径
前式から分かるように、変位角φはトーションバーの半径rの4乗に反比例する。すなわち、可動板5の共振周波数はトーションバーの半径により大きく変化することが分かる。
【0007】
次に前記ガルバノミラー装置の製造工程を図4〜図6を参照しながら説明する。厚さ300μmのシリコン基板101の上下面を熱酸化して酸化膜(1μm)102を形成する(a工程)。次に裏面側にホトリソグラフにより貫通穴のパターンを形成し、貫通穴部分の酸化膜をエッチング除去し(b工程)、更に、可動板形成部の酸化膜を厚さ0.5μmまで除去する(c工程)
【0008】
次に、表面側にワックス層103を設けた後、貫通穴部分に異方性エッチングを100μm行なう(d工程)。裏面側の可動板部分の薄い酸化膜を除去し(e工程)貫通穴と可動板部分に異方性エッチングを100μm行なう(f工程)。表面側のワックス層103を除去し、表面側の酸化膜102上に、従来公知の電鋳コイル法によって平面コイル、電極端子部(図示せず)を形成し、また、アルミニウムの蒸着によって全反射ミラーを形成する(g工程)。
【0009】
次に、表面側にワックス層103’を設けた後、貫通穴及び可動板部分に異方性エッチングを100μm行い、貫通穴部分を貫通させ、可動板部分を除いて、ワックス層103’を除去する。この際に、上下の酸化膜も除去する。これにより、可動板5とトーションバー(図示せず)が形成され、図1のシリコン基板2が形成される(h、i工程)。
【0010】
次に、可動板部分のワックス層を除去した後、シリコン基板2の上下面に上ガラス基板3と下側ガラス基板4をそれぞれ陽極接合によって結合する(j、k工程)。次に上下のガラス基板3、4の所定位置に永久磁石10A、10Bと11A、11Bを取付ける(l工程)。前記は一つの製造工程であるが、製造方法はいろいろあり、また、可動板一体型のガルバノ装置構造もいろいろある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
可動板の揺動周波数は、可動板の大きさ、重さ、形状、トーションバーの太さ、長さ等々の多くのパラーメータで決定される。実際にはそれぞれのディメンションが決定されれば、製造によるバラツキに起因するバラツキが残るだけである。しかし、反射ミラーの製造、平面コイルの製造、異方性エッチングによる可動板とトーションバーの加工など、可動板の揺動周波数がバラツク要因は沢山あり、量産の中で安定した周波数を確保することは困難である。また、可動板が大気中で揺動するため、大気圧の変化により共振周波数が変化する。
【0012】
可動板の周波数を調整する手段としては、一般に駆動回路で行われるが、駆動回路による可動板の揺動共振周波数の調整幅は極端に狭く、ガルバノ装置の製造バラツキを無くす以外にガルバノ装置の製造歩留まりを上げる手段がなかった。
【0013】
【課題を解決するための手段】
基板に可動板と、可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーを一体に形成し、前記可動板を揺動するガルバノ装置の製造方法において、前記可動板を揺動させながらトーションバーを加工することにより可動板の共振周波数を調整するガルバノ装置の製造方法とする。
【0014】
トーションバーの加工は、使用状態での可動板の共振周波数と、共振周波数調整状態での可動板の共振周波数との差に基いて、使用状態で所望の共振周波数が得られるように行うガルバノ装置の製造方法とする。
【0015】
可動板の揺動周波数を調整するためにトーションバーに蒸着するガルバノ装置の製造方法とする。
【0016】
基板に、可動板と可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーを一体に形成し、該可動板の共振周波数を調整可能なガルバノ装置であって、可動板を揺動させながらトーションバーを加工して可動板の共振周波数を調整するためのトーションバー加工用の孔を有するガルバノ装置とする。更に、可動板等の揺動部大気圧の不活性ガス雰囲気内又は真空雰囲気内に密封する。
【0017】
【発明の実施の形態】
図7はガルバノ装置の上面図、図8はガルバノ装置の正面断面図であり、図9はガルバノ装置の側面断面図である。シリコン基板21に一体成形された可動板22の上面の中央部にはミラー23が形成されており、周縁部には平面コイル24が形成されている。可動板22はシリコン基板21に中抜き状態で形成され、シリコン基板21より一体に形成されたトーションバー25、26により保持されている。シリコン基板21はベース基板27の上面に固定された台座28の上面に固定されている。シリコン基板21の上下には永久磁石29、30が配置され、ベース基板27の周縁部にはヨーク31が載置されている。
【0018】
可動板22に形成された平面コイル24に通電すると、可動板22はトーションバー25、26を回転中心として回転する。このようなガルバノミラー部はシリコン基板21上に多数個が作成され、完成後に個々に切り離して使用する。ベース基板27上にはパターン27aが形成されており、該パターン27aとシリコン基板21に形成されたパターン21aとをワイヤー33により接続している。パターン27aにはスルーホール27bが設けられており、スルーホール27bを介してて外部との接続を行なう構造である。スルーホール27bはベース基板27の下面に設けられた配線用パターン(不図示)を介してサイドスルーホール27cと接続されている。
【0019】
従来技術の課題を解決するために本発明では、可動板を揺動させながらトーションバーを加工することにより共振周波数を調整する。調整にはガルバノミラー部単体で調整する方法と、ガルバノ装置として完成させてから最終的に調整する方法を採ることができる。
【0020】
図10は本発明の可動板の共振周波数調整を説明するための模式図である。(A)ガルバノミラ単体を台座にセットした断面図、(B)は周波数調整用治具にガルバノミラー単体をセットした台座を載置した断面図、(C)は周波数調整時の断面図である。まず、ガルバノミラー単体を台座40にセットする。次に台座を周波数調整用治具に載置する。周波数調整用治具はガルバノ装置のベース基板27を基台41に代えたものであり、基台41にはトーションバー25、26を加工するための貫通穴41a、41bが設けられている。貫通穴41a、41bはトーションバー25、26の下面部に臨んで設けられており、貫通穴41a、41bの下部からトーションバー25、26に蒸着又はイオンビーム照射を可能にしている。周波数調整用治具を蒸着機又はイオンエッチング機にセットする。
【0021】
シリコン基板21に形成されたパターン21aにプローブ42を当接させて可動板22を揺動させる。可動板22の共振周波数が低いガルバノミラーには、トーションバー25、26に蒸着することで共振周波数を上げることができる。逆に、可動板22の共振周波数が高いガルバノミラーには、トーションバー25、26をイオンエッチングにより細くすることで共振周波数を下げることができる。例えば、可動板22を揺動させ、共振周波数を測定しながら、蒸着用ノズル43からアルミニウムを蒸着し、所望周波数になったら、シャッター44で蒸着を遮断して周波数調整を終了する。ここで注意を要することは、トーションバー25、26の長さ方向で部分的に蒸着したり、部分的にイオンエッチングして部分的に細くしないことである。トーションバー25、26に部分的に蒸着したり、部分的にイオンエッチングして部分的に細くすると、揺動の際、応力の集中が発生し、周波数調整にばらつきが発生し易く、また安定した揺動が継続できなくなるからである。量産では、蒸着とイオンエッチングを選択的に行なうのではなく、調整方法を選択しておき、調整方法に応じた周波数となるようにガルバノミラーを作成しておき、最終的に周波数を調整する方法が採られることは言うまでもない。
【0022】
ガルバノミラーは可動板を揺動させるので、大気中で使用すると空気の抵抗を受ける。前記周波数調整に使用する雰囲気中と大気圧では共振周波数が異なるので、予め大気圧と周波数調整時の共振周波数の差を求めておき、大気に戻した時の共振周波数を演算して調整する必要がある。
【0023】
以上はガルバノミラー単体で周波数を調整する方法の説明であるが、次にガルバノ装置完成後に、共振周波数を調整する方法を説明する。図11はガルバノ装置完成後の断面図、図12は共振周波数調整用治具にガルバノ装置をセットした断面図である。図13は共振周波数調整用治具の斜視図である。ガルバノ装置で従来技術と異なるのは、ベース基板45に共振周波数調整用治具46をセットするための貫通穴45aが形成されている点である。共振周波数調整用治具46には凸部47を具備し、凸部47には上方がトーションバーの下面に臨み、下方が周波数調整手段にのぞむ貫通穴47a、47bが形成されている。ベース基板45に形成されたパターン(不図示)からガルバノミラーを駆動して揺動させながら共振周波数を調整する。
【0024】
図14は共振周波数を調整するための装置のブロック図である。ガルバノ装置51は発振器50により駆動される。レーザー52をガルバノミラーに照射し、反射したレーザー光を受光素子53で検知する。検知された信号を周波数カウンター54で数えることでガルバノミラーの周波数を測定し、コンパレータ55に出力する。コンパレータ55には、標準発振回路56からの周波数信号と、メモリ57からの信号が入力されている。メモリ57には、ガルバノ使用状態時の共振周波数と共振周波数調整装置での共振周波数の差が記憶されている。コンパレータ55は、周波数カウンター54、標準発振回路56、メモリ57からのデータを演算し、周波数調整手段58を制御する。周波数カウンタ54の出力が所望周波数と一致したら周波数調整を終了する。周波数調整手段は、蒸着、イオンエッチング、レーザー光線等が考えられるが、トーションバーを均等に加工できる手段が望ましい。
【0025】
ガルバノ装置は、完成した状態で揺動部が大気中に晒されているが、可動部が揺動するため、大気圧の変動に左右されずに安定した共振周波数を得るためには可動部を真空封止するか、大気圧で封止するとよい。真空封止すると空気の抵抗が無くなるので可動部の駆動電流が少なくてすむが、真空封止のための構造が複雑となり、真空封止のための装置が必要となる。大気封止では真空封止で問題になるような課題はないが、トーションバー加工に使用した蒸着物質等が酸化するおそれがあり、共振周波数の経時変化をもたらす可能性がある。本発明では、大気圧封止の場合、可動部の封止雰囲気は不活性ガスとした。例えば純粋な窒素ガスで置換して封止をする。
【0026】
【発明の効果】
可動板を揺動しながらトーションバーを加工して共振周波数を調整するので、所望の共振周波数に調整することができ、ガルバノ装置の共振周波数不具合を無くすことができる。
【0027】
使用状態での共振周波数と、調整時の共振周波数の差を考慮した周波数調整方法なので、使用状態での所望周波数に調整できる。
【0028】
トーションバーに蒸着して周波数を調整することで、トーションバーの補強をすることができる。
【0029】
ガルバノ装置完成後に共振周波数を調整できるようにすることで、周波数調整後の周波数変動要因を無くすことができる。
【0030】
可動部を大気圧の不活性ガス雰囲気内に密封する場合、封止後の圧力変化を無くすことができ、また、ガルバノミラーの酸化を防ぐことで、共振周波数の経時変化を少なくできる。さらに、ガルバノミラーの反射率の変化も抑えることができる。また、可動部を真空雰囲気内に密封する場合、空気の抵抗が無くなるので可動部の駆動電流が少なくてすむ。
【図面の簡単な説明】
【図1】ガルバノミラー装置の構成図
【図2】A−A矢視断面図
【図3】可動板5とトーションバー6の動作を説明するための斜視図
【図4】ガルバノミラー装置の製造工程
【図5】ガルバノミラー装置の製造工程
【図6】ガルバノミラー装置の製造工程
【図7】ガルバノ装置の上面図
【図8】ガルバノ装置の正面断面図
【図9】ガルバノ装置の側面断面図
【図10】本発明の可動板の共振周波数調整を説明するための模式図
【図11】ガルバノ装置完成後の断面図
【図12】共振周波数調整用治具にガルバノ装置をセットした断面図
【図13】共振周波数調整用治具の斜視図
【図14】共振周波数を調整するための装置のブロック図
【符号の説明】
1 ガルバノミラー装置
2 シリコン基板
3 上側ガラス基板
4 下側ガラス基板
5 可動板
6 トーションバー
7 平面コイル
8 全反射ミラー
9 電極端子
10A 永久磁石
10B 永久磁石
11A 永久磁石
11B 永久磁石
101 シリコン基板
102 酸化膜
103 ワックス層
103’ワックス層
21 シリコン基板
21a パターン
22 可動板
23 ミラー
24 平面コイル
25 トーションバー
26 トーションバー
27a パターン
27b スルーホール
27c サイドスルーホール
28 台座
29 永久磁石
30 永久磁石
31 ヨーク
33 ワイヤー
40 台座
41 基台
41a 貫通穴
41b 貫通穴
42 プローブ
43 蒸着用ノズル
44 シャッター
45 ベース基板
45a 貫通穴
46 共振周波数調整用治具
47 凸部
47a 貫通穴
47b 貫通穴
50 発振器
51 ガルバノ装置
52 レーザー
53 受光素子
54 周波数カウンター
55 コンパレータ
56 標準発振回路
57 メモリ
58 周波数調整手段
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a galvano device and a galvano device.
[0002]
[Prior art]
The galvano device uses the principle of a galvanometer, and is represented by a galvano mirror device used in a laser beam scanning system or the like. In order to reduce the size of the galvanometer mirror, a method of manufacturing the galvanometer mirror using a semiconductor device manufacturing process has been developed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-175005 discloses a planar galvanometer mirror and a method for manufacturing the same.
[0003]
FIGS. 1 and 2 are a configuration diagram and a cross-sectional view taken along line AA of the galvanomirror device described in FIGS. 1 and 2 of the publication. The galvanomirror device 1 has a three-layer structure in which upper and lower glass substrates 3 and 4 as upper and lower insulating substrates made of, for example, borosilicate glass are anodically bonded to the upper and lower surfaces of a silicon substrate 2 as a semiconductor substrate, respectively. It has become. And the said upper side glass substrate 3 is laminated | stacked on the right-and-left end of FIG. 1 of the silicon substrate 2 so that the upper part of the movable plate 5 mentioned later may be open | released.
[0004]
The silicon substrate 2 includes a flat movable plate 5 and torsion bars 6 and 6 that pivotally support the movable plate 5 so as to be swingable in the vertical direction with respect to the silicon substrate 2 at the center position of the movable plate 5. It is integrally formed by anisotropic etching. Therefore, the movable plate 5 and the torsion bar 6 are also made of the same material as the silicon substrate 2. A flat coil 7 made of a copper thin film that generates a magnetic field when energized is covered with an insulating film on the upper peripheral edge of the movable plate 5. Further, a total reflection mirror 8 as a reflection mirror is formed by aluminum vapor deposition at the center of the upper surface surrounded by the planar coil 7 of the movable plate 5. Furthermore, a pair of electrode terminals 9 and 9 are provided on the side upper surfaces of the torsion bars 6 and 6 of the silicon substrate 2 so as to be electrically connected via the planar coil 7 and the portions of the torsion bars 6 and 6. The electrode terminals 9, 9 are formed on the silicon substrate 2 simultaneously with the planar coil 7 by electroforming coil method.
[0005]
On the left and right sides of the upper and lower glass substrates 3 in the drawing, a pair of circular permanent members that make a magnetic field act on the planar coil 7 portion on the opposite side of the movable plate 5 parallel to the axial direction of the torsion bars 6, 6. Magnets 10A, 10B and 11A, 11B are provided. As shown in FIG. 2, the three permanent magnets 10A and 10B, which are paired with each other, are provided so that the lower side is the N pole and the upper side is the S pole, and the other three permanent magnets are paired with each other. As shown in FIG. 2, the permanent magnets 11 </ b> A and 11 </ b> B are provided so that the lower side is the S pole and the upper side is the N pole.
[0006]
FIG. 3 is a perspective view for explaining the operation of the movable plate 5 and the torsion bar 6. The displacement angle φ of the movable plate 5 is φ = (Mx / GIp) = (F′L / 8.5 × 10 9 r 4 ) × l 1
It becomes.
Mx: Torsional moment G: Lateral elastic modulus Ip: Polar moment of inertia F ': Spring reaction force of torsion bar L: Distance from center axis of torsion bar to force point l 1 : Length of torsion bar r: Torsion bar length As can be seen from the previous equation, the displacement angle φ is inversely proportional to the fourth power of the radius r of the torsion bar. That is, it can be seen that the resonance frequency of the movable plate 5 varies greatly depending on the radius of the torsion bar.
[0007]
Next, the manufacturing process of the galvanometer mirror device will be described with reference to FIGS. The top and bottom surfaces of the 300 μm thick silicon substrate 101 are thermally oxidized to form oxide films (1 μm) 102 (step a). Next, a through hole pattern is formed on the back side by photolithography, the oxide film in the through hole portion is removed by etching (step b), and the oxide film in the movable plate forming portion is further removed to a thickness of 0.5 μm ( c process)
[0008]
Next, after providing the wax layer 103 on the surface side, anisotropic etching is performed to 100 μm on the through hole portion (step d). The thin oxide film on the movable plate portion on the back side is removed (step e), and anisotropic etching is performed on the through hole and the movable plate portion by 100 μm (step f). The wax layer 103 on the surface side is removed, and a planar coil and electrode terminal portions (not shown) are formed on the oxide film 102 on the surface side by a conventionally known electroforming coil method, and total reflection is performed by vapor deposition of aluminum. A mirror is formed (step g).
[0009]
Next, after providing the wax layer 103 ′ on the surface side, anisotropic etching is performed on the through hole and the movable plate portion by 100 μm to penetrate the through hole portion, and the wax layer 103 ′ is removed except for the movable plate portion. To do. At this time, the upper and lower oxide films are also removed. Thereby, the movable plate 5 and the torsion bar (not shown) are formed, and the silicon substrate 2 of FIG. 1 is formed (h and i processes).
[0010]
Next, after removing the wax layer from the movable plate portion, the upper glass substrate 3 and the lower glass substrate 4 are bonded to the upper and lower surfaces of the silicon substrate 2 by anodic bonding, respectively (steps j and k). Next, permanent magnets 10A, 10B and 11A, 11B are attached to predetermined positions of the upper and lower glass substrates 3, 4 (l step). Although the above is one manufacturing process, there are various manufacturing methods, and there are various movable plate-integrated galvano device structures.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
The oscillation frequency of the movable plate is determined by many parameters such as the size, weight and shape of the movable plate, the thickness and the length of the torsion bar. In practice, once each dimension is determined, only the variation due to manufacturing variation remains. However, there are many factors that cause fluctuations in the oscillation frequency of the movable plate, such as the production of reflecting mirrors, the manufacture of planar coils, and the processing of movable plates and torsion bars by anisotropic etching, and ensuring a stable frequency in mass production. It is difficult. In addition, since the movable plate oscillates in the atmosphere, the resonance frequency changes due to a change in atmospheric pressure.
[0012]
As a means for adjusting the frequency of the movable plate, it is generally performed by a drive circuit, but the adjustment range of the oscillation resonance frequency of the movable plate by the drive circuit is extremely narrow, and in addition to eliminating the manufacturing variation of the galvano device, the galvano device is manufactured. There was no way to increase yield.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In a method of manufacturing a galvano device in which a movable plate and a torsion bar that pivotably supports the movable plate with respect to the substrate are integrally formed on the substrate, and the torsion is performed while the movable plate is swung. A method of manufacturing a galvano apparatus that adjusts the resonance frequency of the movable plate by processing a bar is provided.
[0014]
The torsion bar is processed based on the difference between the resonance frequency of the movable plate in the use state and the resonance frequency of the movable plate in the resonance frequency adjustment state so that a desired resonance frequency is obtained in the use state. the method of production.
[0015]
A method of manufacturing a galvano apparatus for vapor deposition on a torsion bar in order to adjust the oscillation frequency of the movable plate.
[0016]
A galvano device in which a movable plate and a torsion bar that pivotably supports the movable plate with respect to the substrate are integrally formed on the substrate, and the resonance frequency of the movable plate can be adjusted. A galvano device having a hole for processing a torsion bar for adjusting the resonance frequency of the movable plate by processing the torsion bar. Further, to seal the swinging portion of the movable plate such as an inert in the gas atmosphere or in a vacuum atmosphere at atmospheric pressure.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
7 is a top view of the galvano device, FIG. 8 is a front sectional view of the galvano device, and FIG. 9 is a side sectional view of the galvano device. A mirror 23 is formed at the center of the upper surface of the movable plate 22 formed integrally with the silicon substrate 21, and a planar coil 24 is formed at the periphery. The movable plate 22 is formed in a hollow state on the silicon substrate 21 and is held by torsion bars 25 and 26 formed integrally with the silicon substrate 21. The silicon substrate 21 is fixed to the upper surface of a base 28 fixed to the upper surface of the base substrate 27. Permanent magnets 29 and 30 are arranged above and below the silicon substrate 21, and a yoke 31 is placed on the periphery of the base substrate 27.
[0018]
When the planar coil 24 formed on the movable plate 22 is energized, the movable plate 22 rotates around the torsion bars 25 and 26 as rotation centers. A large number of such galvanometer mirrors are formed on the silicon substrate 21, and are used separately after completion. A pattern 27 a is formed on the base substrate 27, and the pattern 27 a and the pattern 21 a formed on the silicon substrate 21 are connected by a wire 33. The pattern 27a is provided with a through hole 27b and is connected to the outside through the through hole 27b. The through hole 27 b is connected to the side through hole 27 c through a wiring pattern (not shown) provided on the lower surface of the base substrate 27.
[0019]
In order to solve the problems of the prior art, in the present invention, the resonance frequency is adjusted by processing the torsion bar while swinging the movable plate. For the adjustment, a method of adjusting the galvano mirror unit alone or a method of final adjustment after the galvano device is completed can be adopted.
[0020]
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining the resonance frequency adjustment of the movable plate of the present invention. (A) A sectional view in which a galvano mirror is set on a pedestal, (B) is a sectional view in which a pedestal in which a galvano mirror is set on a frequency adjusting jig is placed, and (C) is a sectional view during frequency adjustment. First, the galvanometer mirror is set on the base 40. Next, the pedestal is placed on a frequency adjusting jig. The frequency adjusting jig is obtained by replacing the base substrate 27 of the galvano apparatus with a base 41. The base 41 is provided with through holes 41a and 41b for processing the torsion bars 25 and 26. The through holes 41a and 41b are provided so as to face the lower surface portions of the torsion bars 25 and 26, and vapor deposition or ion beam irradiation can be performed on the torsion bars 25 and 26 from below the through holes 41a and 41b. Set the frequency adjustment jig on the vapor deposition machine or ion etching machine.
[0021]
The probe 42 is brought into contact with the pattern 21 a formed on the silicon substrate 21 to swing the movable plate 22. The galvanometer mirror having a low resonance frequency of the movable plate 22 can raise the resonance frequency by vapor deposition on the torsion bars 25 and 26. On the contrary, the resonance frequency of the galvano mirror having a high resonance frequency of the movable plate 22 can be lowered by thinning the torsion bars 25 and 26 by ion etching. For example, the movable plate 22 is swung and aluminum is vapor-deposited from the vapor deposition nozzle 43 while measuring the resonance frequency. When the desired frequency is reached, vapor deposition is interrupted by the shutter 44 and the frequency adjustment is terminated. It should be noted here that partial deposition is not performed in the longitudinal direction of the torsion bars 25 and 26, or partial ion etching is not performed and partial thinning is not performed. When it is partially deposited on the torsion bars 25 and 26 or partially ion-etched and partially thinned, stress concentration occurs at the time of rocking, and the frequency adjustment tends to vary and is stable. This is because the oscillation cannot be continued. In mass production, instead of selectively performing vapor deposition and ion etching, select an adjustment method, create a galvanomirror to have a frequency according to the adjustment method, and finally adjust the frequency It goes without saying that is adopted.
[0022]
Since the galvanometer mirror swings the movable plate, it is subject to air resistance when used in the atmosphere. Since the resonance frequency differs between the atmosphere used for frequency adjustment and atmospheric pressure, the difference between the atmospheric pressure and the resonance frequency at the time of frequency adjustment must be obtained in advance, and the resonance frequency when returning to the atmosphere must be calculated and adjusted. There is.
[0023]
The above is the description of the method of adjusting the frequency with a single galvanometer mirror. Next, a method of adjusting the resonance frequency after the galvano device is completed will be described. FIG. 11 is a cross-sectional view after the galvano device is completed, and FIG. 12 is a cross-sectional view in which the galvano device is set on a resonance frequency adjusting jig. FIG. 13 is a perspective view of a resonance frequency adjusting jig. The galvano device is different from the prior art in that a through hole 45 a for setting the resonance frequency adjusting jig 46 is formed in the base substrate 45. The resonant frequency adjusting jig 46 includes a convex portion 47, and through-holes 47a and 47b are formed in the convex portion 47 so that the upper portion faces the lower surface of the torsion bar and the lower portion is seen by the frequency adjusting means. The resonance frequency is adjusted while driving the galvanometer mirror from a pattern (not shown) formed on the base substrate 45 and swinging it.
[0024]
FIG. 14 is a block diagram of an apparatus for adjusting the resonance frequency. The galvano device 51 is driven by an oscillator 50. The galvanometer mirror is irradiated with the laser 52 and the reflected laser light is detected by the light receiving element 53. The frequency of the galvanometer mirror is measured by counting the detected signal by the frequency counter 54 and output to the comparator 55. The frequency signal from the standard oscillation circuit 56 and the signal from the memory 57 are input to the comparator 55. The memory 57 stores the difference between the resonance frequency when the galvano is used and the resonance frequency in the resonance frequency adjusting device. The comparator 55 calculates data from the frequency counter 54, the standard oscillation circuit 56, and the memory 57, and controls the frequency adjustment unit 58. When the output of the frequency counter 54 matches the desired frequency, the frequency adjustment is terminated. The frequency adjusting means may be vapor deposition, ion etching, laser beam, etc., but means capable of processing the torsion bar evenly is desirable.
[0025]
In the galvano device, the oscillating part is exposed to the atmosphere in a completed state, but since the oscillating part oscillates, in order to obtain a stable resonance frequency without being influenced by fluctuations in atmospheric pressure, Vacuum sealing or sealing at atmospheric pressure is preferable. Although fewer driving current of the movable portion so when vacuum sealing air resistance is eliminated, the structure for vacuum sealing becomes complicated, it is necessary to apparatus for vacuum sealing. In air sealing, there is no problem that causes a problem in vacuum sealing, but the vapor deposition material used for torsion bar processing may be oxidized, which may cause a change in resonance frequency over time. In the present invention, in the case of atmospheric pressure sealing , the sealing atmosphere of the movable part is an inert gas. For example, pure nitrogen gas is used for sealing.
[0026]
【The invention's effect】
Since the resonance frequency is adjusted by processing the torsion bar while swinging the movable plate, the resonance frequency can be adjusted to a desired resonance frequency, and the problem of the resonance frequency of the galvano device can be eliminated.
[0027]
The resonance frequency of the use state, since the frequency adjustment method in consideration of the difference in the resonance frequency during adjustment, can be adjusted to a desired frequency in use.
[0028]
It is possible to reinforce the torsion bar by adjusting the frequency by vapor deposition on the torsion bar.
[0029]
By enabling the resonance frequency to be adjusted after the galvano device is completed, it is possible to eliminate the frequency variation factor after the frequency adjustment.
[0030]
When sealing a movable part in an inert gas atmosphere under atmospheric pressure, it is possible to eliminate the pressure change after sealing, also by preventing oxidation of the galvanometer mirror can be reduced the time course of the resonance frequency. Furthermore, the change of the reflectance of a galvanometer mirror can also be suppressed. Further, when the movable part is sealed in a vacuum atmosphere, the resistance of air is eliminated, so that the drive current of the movable part can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a galvanomirror device. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA. FIG. 3 is a perspective view for explaining operations of a movable plate 5 and a torsion bar. Process [FIG. 5] Manufacturing process of galvano mirror device [FIG. 6] Manufacturing process of galvano mirror device [FIG. 7] Top view of galvano device [FIG. 8] Front sectional view of galvano device [FIG. 9] Side sectional view of galvano device 10 is a schematic diagram for explaining the resonance frequency adjustment of the movable plate of the present invention. FIG. 11 is a cross-sectional view after the galvano device is completed. FIG. 12 is a cross-sectional view in which the galvano device is set on the resonance frequency adjusting jig. FIG. 13 is a perspective view of a resonance frequency adjusting jig. FIG. 14 is a block diagram of an apparatus for adjusting the resonance frequency.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Galvano mirror apparatus 2 Silicon substrate 3 Upper glass substrate 4 Lower glass substrate 5 Movable plate 6 Torsion bar 7 Flat coil 8 Total reflection mirror 9 Electrode terminal 10A Permanent magnet 10B Permanent magnet 11A Permanent magnet 11B Permanent magnet 101 Silicon substrate 102 Oxide film 103 Wax layer 103 'Wax layer 21 Silicon substrate 21a Pattern 22 Movable plate 23 Mirror 24 Planar coil 25 Torsion bar 26 Torsion bar 27a Pattern 27b Through hole 27c Side through hole 28 Base 29 Permanent magnet 30 Permanent magnet 31 York 33 Wire 40 Base 41 Base 41a Through-hole 41b Through-hole 42 Probe 43 Deposition nozzle 44 Shutter 45 Base substrate 45a Through-hole 46 Resonance frequency adjusting jig 47 Projection 47a Through-hole 47b Through-hole 50 Oscillator 51 Ga Bas Bruno device 52 laser 53 light-receiving element 54 frequency counter 55 comparator 56 standard oscillator circuit 57 memory 58 frequency adjusting means

Claims (5)

基板に、可動板と可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーを一体に形成し、前記可動板を揺動するガルバノ装置の製造方法において、前記可動板を揺動させながらトーションバーを加工することにより可動板の共振周波数を調整することを特徴とするガルバノ装置の製造方法。  In a method of manufacturing a galvano device in which a movable plate and a movable plate that pivotably supports the movable plate with respect to the substrate are integrally formed on the substrate, and the movable plate is swung, the torsion is performed while the movable plate is swung. A method of manufacturing a galvano device, comprising adjusting a resonance frequency of a movable plate by processing a bar. 前記トーションバーの加工は、使用状態での可動板の共振周波数と、共振周波数調整状態での可動板の共振周波数との差に基いて、使用状態で所望の共振周波数が得られるように行うことを特徴とする請求項1に記載のガルバノ装置の製造方法。 The torsion bar is processed based on the difference between the resonance frequency of the movable plate in the usage state and the resonance frequency of the movable plate in the resonance frequency adjustment state so that a desired resonance frequency is obtained in the usage state. The manufacturing method of the galvano apparatus of Claim 1 characterized by these. 前記トーションバーに蒸着して前記可動板の共振周波数を調整することを特徴とする請求項1又は2記載のガルバノ装置の製造方法。Manufacturing method of a galvano apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that to adjust the resonance frequency of the movable plate by depositing on the torsion bar. 基板に、可動板と可動板を基板に対し揺動可能に軸支するトーションバーを一体に形成し、該可動板の共振周波数を調整可能なガルバノ装置であって、
前記可動板を揺動させながら前記トーションバーを加工して前記可動板の共振周波数を調整するためのトーションバー加工用の孔を有することを特徴とするガルバノ装置。
A galvano device in which a movable plate and a torsion bar that pivotably supports the movable plate relative to the substrate are integrally formed on the substrate, and the resonance frequency of the movable plate can be adjusted,
A galvano device having holes for processing a torsion bar for adjusting the resonance frequency of the movable plate by processing the torsion bar while swinging the movable plate .
少なくとも前記可動部大気圧の不活性ガス雰囲気内又は真空雰囲気内に密封したことを特徴とする請求項4記載のガルバノ装置。The galvano device according to claim 4 , wherein at least the movable part is sealed in an inert gas atmosphere or a vacuum atmosphere at atmospheric pressure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109579978A (en) * 2018-10-16 2019-04-05 歌尔股份有限公司 Test method and test macro

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7307775B2 (en) * 2000-12-07 2007-12-11 Texas Instruments Incorporated Methods for depositing, releasing and packaging micro-electromechanical devices on wafer substrates
US7031040B2 (en) 2003-05-16 2006-04-18 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning apparatus, optical writing apparatus, image forming apparatus, and method of driving vibration mirror
JP4376679B2 (en) * 2004-03-31 2009-12-02 シチズンファインテックミヨタ株式会社 Planar actuator manufacturing method
JP2006178408A (en) * 2004-11-25 2006-07-06 Ricoh Co Ltd Scanner element, optical scanner and image forming apparatus
JP2006239842A (en) * 2005-03-04 2006-09-14 Seiko Epson Corp Adjusting method of resonance frequency of actuator and actuator
JP5188315B2 (en) * 2007-10-03 2013-04-24 キヤノン株式会社 Oscillator device, optical deflection device, and optical apparatus using the same
JP5168735B2 (en) * 2008-10-20 2013-03-27 セイコーエプソン株式会社 Optical device, optical scanner, and image forming apparatus
JP2011209338A (en) * 2010-03-29 2011-10-20 Brother Industries Ltd Method for manufacturing optical scanner
JP2012032678A (en) * 2010-08-02 2012-02-16 Funai Electric Co Ltd Oscillation mirror element, and method of manufacturing oscillation mirror element
JP2016114798A (en) * 2014-12-16 2016-06-23 株式会社Jvcケンウッド Optical deflector and manufacturing method for optical deflector
EP3978987A4 (en) * 2019-05-25 2022-07-27 Tohoku University Scanning mirror and production method for scanning mirror
CN113227874A (en) * 2019-05-25 2021-08-06 国立大学法人东北大学 Scanning mirror and manufacturing method thereof

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09197334A (en) * 1996-01-17 1997-07-31 Omron Corp Optical scanner and optical sensor device using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09197334A (en) * 1996-01-17 1997-07-31 Omron Corp Optical scanner and optical sensor device using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109579978A (en) * 2018-10-16 2019-04-05 歌尔股份有限公司 Test method and test macro
CN109579978B (en) * 2018-10-16 2021-04-23 歌尔光学科技有限公司 Test method and test system

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