(57)【要約】【課題】フレームと可動部とを連結する連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適したマイクロ可動素子、および、そのようなマイクロ可動素子を備える光スイッチング装置を提供する。【解決手段】本発明のマイクロ可動素子Ｘ１は、フレーム３０、可動部２０、及びこれらを連結する連結部４２が形成されているマイクロ可動基板Ｓ１と、支持基材Ｓ２と、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０および支持基材Ｓ２の間に介在してフレーム３０および支持基材Ｓ２に接合する複数のスペーサ９０Ａ，９０Ｂと、フレーム３０および支持基材Ｓ２の間に介在してフレーム３０および支持基材Ｓ２に接合するスペーサ部９１Ｃ，９２ならびに当該スペーサ部を覆ってフレーム３０および支持基材Ｓ２に接合する接着剤部９３を有する少なくとも一つの強固定部９０Ｃとを備える。強固定部９０Ｃは、二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に位置する。【選択図】図９
2010089209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を備えるマイクロ可動ユニットが形成されているマイクロ可動基板と、
支持基材と、
前記マイクロ可動基板の前記フレーム部および前記支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合する複数のスペーサと、
前記マイクロ可動基板の前記フレーム部および前記支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆って前記フレーム部および前記支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部と、を備え、
前記強固定部は、二つの前記スペーサの間に位置する、マイクロ可動素子。
【請求項２】
前記連結部は、前記可動部の回転変位の軸心を規定し、
少なくとも一組の、前記二つのスペーサおよび当該二つのスペーサの間に位置する前記強固定部は、前記軸心に沿って配列している、請求項１に記載のマイクロ可動素子。
【請求項３】
フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を各々が備える複数のマイクロ可動ユニットが一体的に形成されて、当該複数のマイクロ可動ユニットの前記フレーム部が共通化されて共通化フレームをなしている、マイクロ可動基板と、
支持基材と、
前記マイクロ可動基板の前記共通化フレームおよび前記支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合する複数のスペーサと、
前記マイクロ可動基板の前記共通化フレームおよび前記支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆って前記共通化フレームおよび前記支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部と、を備え、
前記強固定部は、二つの前記スペーサの間に位置する、マイクロ可動素子。
【請求項４】
各マイクロ可動ユニットにおいて、前記連結部は、前記可動部の回転変位の軸心を規定し、
前記複数のマイクロ可動ユニットにおける前記軸心が相互に平行となるように、前記複数のマイクロ可動ユニットは並列している、請求項３に記載のマイクロ可動素子。
【請求項５】
前記支持基材は配線基板であり、
前記スペーサおよび／または前記スペーサ部は、前記配線基板と前記マイクロ可動基板とを電気的に接続する、請求項１から４のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
【請求項６】
マイクロミラー素子として構成された請求項１から５のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子を備える、光スイッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な可動部を有する例えばマイクロミラー素子、角速度センサ、加速度センサなどのマイクロ可動素子、および、マイクロミラー素子を含んで構成される光スイッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、様々な技術分野において、マイクロマシニング技術により形成される微小構造を有する素子の応用化が図られている。そのような素子には、例えば、マイクロミラー素子や、角速度センサ、加速度センサなど、微小な可動部を有するマイクロ可動素子が含まれる。マイクロミラー素子は、例えば光通信技術や光ディスク技術の分野において、光反射機能を担う素子として利用される。角速度センサおよび加速度センサは、例えば、ビデオカメラやカメラ付き携帯電話の手振れ防止機能、カーナビゲーションシステム、エアバッグ開放タイミングシステム、車やロボット等の姿勢制御システムの用途で、利用される。このようなマイクロ可動素子については、例えば下記の特許文献１〜３に記載されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１９７００号公報
【特許文献２】特開２００４−３４１３６４号公報
【特許文献３】特開２００６−７２２５２号公報
【０００４】
図３３から図３６は、従来のマイクロ可動素子の一例たるマイクロ可動素子Ｘ３を表す。図３３は、マイクロ可動素子Ｘ３の平面図である。図３４は、マイクロ可動素子Ｘ３の一部省略平面図である。図３５および図３６は、図３３の線XXXV−XXXVおよび線XXXVI−XXXVIに沿った拡大断面図である。
【０００５】
マイクロ可動素子Ｘ３は、マイクロ可動基板Ｓ５と、配線基板Ｓ６と、スペーサ２２０と、強固定部２３０とを備える。
【０００６】
マイクロ可動基板Ｓ５には、可動部２０１と、これを囲むフレーム２０２と、これらを連結する一対の連結部２０３とを有するマイクロ可動ユニット２００が作り込まれている。一対の連結部２０３は、可動部２０１の回転変位の軸心Ａ３を規定する。また、マイクロ可動基板Ｓ５には、可動部２０１やフレーム２０２の各部へと続く、所定の導電経路（図示せず）が設けられている。
【０００７】
配線基板Ｓ６には、その表面に配線パターン２１０が形成されている。配線パターン２１０はパッド部２１１，２１２を有する。パッド部２１１は、マイクロ可動素子Ｘ３にとっての外部接続用の端子部を構成する。また、配線基板Ｓ６には、その表面にパッド部２１３も形成されている。
【０００８】
スペーサ２２０は、図３５および図３６に示すように、バンプ部２２１および導電性接着剤部２２２よりなり、マイクロ可動基板Ｓ５のフレーム２０２および配線基板Ｓ６の間に介在する。バンプ部２２１は、配線基板Ｓ６における配線パターン２１０のパッド部２１２に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ５におけるフレーム２０２の所定箇所に設けられたパッド部２０２ａに対して導電性接着剤部２２２を介して接合されている。このようなスペーサ２２０は、マイクロ可動基板Ｓ５および配線基板Ｓ６を電気的に接続し、配線基板Ｓ６の配線パターン２１０のパッド部２１１からマイクロ可動基板Ｓ５のマイクロ可動ユニット２００における所定の部位に至る導電経路の一部をなす。
【０００９】
強固定部２３０は、図３５および図３６に示すように、バンプ部２３１、導電性接着剤部２３２、および補強用接着剤部２３３よりなり、マイクロ可動基板Ｓ５のフレーム２０２および配線基板Ｓ６の間に介在する。バンプ部２３１は、配線基板Ｓ６におけるパッド部２１３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ５におけるフレーム２０２の所定箇所に設けられたパッド部２０２ｂに対して導電性接着剤部２３２を介して接合されている。補強用接着剤部２３３は、所定の接着剤が硬化してなり、バンプ部２３１の周囲を覆い、且つ、マイクロ可動基板Ｓ５および配線基板Ｓ６に接合している。このような強固定部２３０は、マイクロ可動基板Ｓ５と配線基板Ｓ６との間の固定強度について、スペーサ２２０のみによっては得られない強度を得るためのものである。
【００１０】
このようなマイクロ可動素子Ｘ３が例えばマイクロミラー素子として構成される場合、可動部２０１上にミラー面２０１ａが設けられ、可動部２０１が軸心Ａ３まわりに回転変位するための駆動力（静電引力）を発生させる所定のアクチュエータ（図示略）が設けられる。そして、アクチュエータが適宜稼動することによって、アクチュエータにて発生する静電引力と各連結部２０３の捩り抵抗力の総和とが釣り合う角度まで、軸心Ａ３まわりに可動部２０１は回転変位される。また、可動部２０１は、アクチュエータにおける駆動力が消滅すると、連結部２０３の復元力によって自然状態の位置へと復帰する。このような可動部２０１の揺動駆動により、可動部２０１上に設けられたミラー面２０１ａにて反射される光信号の反射方向が適宜切り換えられる。
【００１１】
一方、マイクロ可動素子Ｘ３が加速度センサとして構成される場合、例えば、可動部２０１の軸心Ａ３まわりの回転変位量に応じて静電容量が変化する、相対する一対の検出用キャパシタ電極（図示略）の各々が可動部２０１およびフレーム２０２に設けられる。そして、可動部２０１に所定の加速度が作用すると、可動部２０１が軸心Ａ３まわりに所定程度に回転変位し、検出用キャパシタ電極対間の静電容量が変化する。この静電容量変化に基づいて、可動部２０１の回転変位量が検出され、その検出結果に基づき、マイクロ可動素子Ｘ３ないし可動部２０１に作用する加速度が導出される。
【００１２】
可動部が連結部を介してフレームに連結された構造を有するマイクロ可動素子においては、連結部のバネ定数が素子の機械的特性に影響を与え得るところ、従来のマイクロ可動素子Ｘ３においては、連結部２０３のバネ定数が変動しやすく、従って、可動部２０１の共振周波数などの機械的特性が変動しやすい。
【００１３】
マイクロ可動素子Ｘ３の製造過程においては、配線基板Ｓ６におけるパッド部２１２，２１３上にバンプ部２２１，２３１が圧接された後、導電性接着剤部２２２，２３２をなすこととなる導電性接着剤がバンプ部２２１，２３１の頂部に供給され、更に、補強用接着剤部２３３をなすこととなる補強用接着剤がバンプ部２３１の少なくとも周囲を覆うように塗布される。この後、配線基板Ｓ６上のバンプ部２２１，２３１等に対してマイクロ可動基板Ｓ５が接合される（基板間接合工程）。この基板間接合工程では、補強用接着剤が硬化されて補強用接着剤部２３３が形成される。補強用接着剤は、その硬化時に相当程度に収縮するので、基板間接合工程を経たマイクロ可動基板Ｓ５におけるフレーム２０２は、所定の応力ストレスを受ける。この応力ストレスに起因して、フレーム２０２は変形し、連結部２０３に引張り応力が作用することとなる。例えば、図３５および図３６に示すように、矢印Ｄ1方向に相当程度に収縮してなる強固定部２３０の補強用接着剤部２３３とマイクロ可動基板Ｓ５との接合界面が力点となり、スペーサ２２０とマイクロ可動基板Ｓ５との接合界面が支点となり、フレーム２０２と連結部２０３の境界部が作用点となって、補強用接着剤部２３３の収縮力がフレーム２０２を変形させて（図示せず）連結部２０３に伝わることにより、連結部２０３に対して矢印Ｄ2方向に引張り応力が作用することとなる。そのため、基板間接合工程の前と後とでは、連結部２０３のバネ定数は異なる（即ち、連結部２０３のバネ定数は変動する）。
【００１４】
また、基板間接合工程の後においても、マイクロ可動素子Ｘ３では、環境温度の変化に起因して連結部２０３のバネ定数は変動し得る。環境温度の変化に起因して、強固定部２３０の補強用接着剤部２３３は、スペーサ２２０のバンプ部２２１や強固定部２３０のバンプ部２３１よりも大きく体積変化（膨張または収縮）し、当該体積変化に起因して、フレーム２０２が変形して連結部２０３に所定の応力が作用するからである。
【００１５】
このように、従来のマイクロ可動素子Ｘ３においては、連結部２０３のバネ定数が変動しやすい。連結部２０３のバネ定数の変動は、可動部２０１の共振周波数などの機械的特性の変動を招来する。素子の機械的特性の変動は、素子性能の劣化として現れる場合が多く、好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、以上のような事情の下で考え出されたものであって、フレーム部と可動部とを連結する連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適したマイクロ可動素子、および、そのようなマイクロ可動素子を備える光スイッチング装置を提供することを、目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の第１の側面によるとマイクロ可動素子が提供される。このマイクロ可動素子は、フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を備えるマイクロ可動ユニットが形成されているマイクロ可動基板と、支持基材と、マイクロ可動基板のフレーム部および支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合する複数のスペーサと、マイクロ可動基板のフレーム部および支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆ってフレーム部および支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部とを備える。強固定部は、二つのスペーサの間に位置する。本マイクロ可動素子は、例えば、マイクロミラー素子、角速度センサ、または加速度センサとして構成することができる。
【００１８】
このような構成のマイクロ可動素子を製造するには、例えば、支持基材上にスペーサおよびスペーサ部を設け、強固定部の接着剤部をなすこととなる接着剤をスペーサ部の少なくとも周囲を覆うように設け、この後、支持基材上のスペーサならびにスペーサ部およびこれに伴う接着剤に対してマイクロ可動基板を接合する（基板間接合工程）。この基板間接合工程では、接着剤を硬化させて、強固定部の接着剤部を形成する。当該接着剤がその硬化時に相当程度に収縮する場合、基板間接合工程を経たマイクロ可動基板のフレーム部における強固定部接合箇所には所定の応力ストレス（例えば、基板間距離を小さくする方向に作用する引張り応力）が作用するが、本マイクロ可動素子は、この応力ストレスに起因するフレーム部の変形を抑制するのに適する。接着剤部を伴う強固定部が、マイクロ可動基板と支持基材の間に介在して当該マイクロ可動基板と支持基材とに接合する二つのスペーサの間に、位置するからである。マイクロ可動基板と支持基材の間に介在してこれらに接合する二つのスペーサは、強固定部を間に配して並列して、フレーム部における強固定部接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部の接着剤部とマイクロ可動基板との接合界面が力点となり且つ一のスペーサとマイクロ可動基板との接合界面が支点となってフレーム部が変形することは、抑制されやすいのである。このように、本マイクロ可動素子は、その製造過程の基板間接合工程の前後における連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適する。
【００１９】
また、製造された本マイクロ可動素子では、環境温度の変化に起因して強固定部の接着剤部の体積が変化する場合、マイクロ可動基板のフレーム部における強固定部接合箇所には所定の応力ストレスが作用するが、本マイクロ可動素子は、この応力ストレスに起因するフレーム部の変形を抑制するのに適する。接着剤部を伴う強固定部が、マイクロ可動基板と支持基材の間に介在して当該マイクロ可動基板と支持基材とに接合する二つのスペーサの間に、位置するからである。マイクロ可動基板と支持基材の間に介在してこれらに接合する二つのスペーサは、強固定部を間に配して並列して、フレーム部における強固定部接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部の接着剤部とマイクロ可動基板との接合界面が力点となり且つ一のスペーサとマイクロ可動基板との接合界面が支点となってフレーム部が変形することは、抑制されやすいのである。このように、本マイクロ可動素子は、基板間接合工程の後においても、連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適する。
【００２０】
このように、本マイクロ可動素子は、その製造過程においても、製造後においても、フレーム部と可動部とを連結する連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適する。このようなマイクロ可動素子は、可動部の共振周波数などの機械的特性の変動を抑制するうえで好適であり、従って、素子性能の劣化を抑制するうえで好適である。
【００２１】
本発明の第１の側面において、好ましくは、連結部は、可動部の回転変位の軸心を規定し、少なくとも一組の、二つのスペーサおよび当該二つのスペーサの間に位置する強固定部は、軸心に沿って配列している。この場合、好ましくは、一組の強固定部および二つのスペーサは、フレーム部において軸心が通る箇所に接合している。これらの構成は、連結部のバネ定数の変動を抑制するのに資する。
【００２２】
本発明の第２の側面によるとマイクロ可動素子が提供される。このマイクロ可動素子は、フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を各々が備える複数のマイクロ可動ユニットが一体的に形成されて、当該複数のマイクロ可動ユニットのフレーム部が共通化されて共通化フレームをなしている、マイクロ可動基板と、支持基材と、マイクロ可動基板の共通化フレームおよび支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合する複数のスペーサと、マイクロ可動基板の共通化フレームおよび支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆って共通化フレームおよび支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部とを備える。強固定部は、二つのスペーサの間に位置する。
【００２３】
本発明の第２の側面に係るマイクロ可動素子は、上述の第１の側面に係るマイクロ可動素子の構成を含む構成を有する。したがって、第２の側面に係るマイクロ可動素子は、上述の第１の側面に係るマイクロ可動素子に関して上述したのと同様に、製造過程においても、製造後においても、フレーム部と可動部とを連結する連結部のバネ定数の変動を抑制するのに適する。このようなマイクロ可動素子は、可動部の共振周波数などの機械的特性の変動を抑制するうえで好適であり、従って、素子性能の劣化を抑制するうえで好適である。
【００２４】
本発明の第２の側面において、好ましくは、少なくとも一つのマイクロ可動ユニットにおいて、連結部は、可動部の回転変位の軸心を規定し、少なくとも一組の、二つのスペーサおよび当該二つのスペーサの間に位置する強固定部は、一の軸心に沿って配列している。この場合、好ましくは、一組の強固定部および二つのスペーサは、共通化フレームにおいて一の軸心が通る箇所に接合している。これらの構成は、連結部のバネ定数の変動を抑制するのに資する。
【００２５】
好ましくは、各マイクロ可動ユニットにおいて、連結部は、可動部の回転変位の軸心を規定し、複数のマイクロ可動ユニットにおける軸心が相互に平行となるように、複数のマイクロ可動ユニットは並列している。本マイクロ可動素子における複数のマイクロ可動ユニットについては、このように一次元的に配してもよい。
【００２６】
本発明の第１および第２の側面において、好ましくは、支持基材は配線基板であり、スペーサおよび／またはスペーサ部は、配線基板とマイクロ可動基板とを電気的に接続する。支持基材が配線基板である場合、スペーサやスペーサ部が基板間の電気的接続手段を兼ねることは、構成上、効率がよい。
【００２７】
好ましくは、配線基板とマイクロ可動基板とを電気的に接続するスペーサおよび／またはスペーサ部は、少なくとも一つのＡｕバンプよりなるバンプ部を有する。Ａｕバンプよりなるバンプ部を有するスペーサおよびスペーサ部は、基板間の電気的接続の低抵抗化を図るうえで好適である。
【００２８】
好ましくは、バンプ部は導電性接着剤を介してマイクロ可動基板に接合している。基板間の電気的接続を図り且つ基板間接合の強度を確保するうえでは、このような構成が好ましい。
【００２９】
好ましくは、マイクロ可動基板の母材および支持基材の母材は、シリコン材料である。このような構成は、環境温度の変化に起因するマイクロ可動基板の体積変化と支持基材の体積変化との差を小さくするのに好適であり、従って、マイクロ可動基板のフレーム部における強固定部接合箇所に生じ得る応力ストレスを抑制するうえで好適である。
【００３０】
好ましくは、マイクロ可動ユニットは、更に、可動部を回転変位させるための駆動機構を備える。この駆動機構は、例えば、可動部に設けられた第１電極部、および、当該第１電極部と協働して静電引力（駆動力）を発生させるための、フレーム部に固定された第２電極部よりなる。
【００３１】
好ましくは、可動部は、可動フレーム部と、可動主部と、当該可動フレーム部および可動主部を連結する連結部とを有する。本マイクロ可動素子は、いわゆる二軸型の可動素子として構成することが可能である。
【００３２】
本発明の第３の側面によると光スイッチング装置が提供される。この光スイッチング装置は、マイクロミラー素子として構成された第１や第２の側面に係るマイクロ可動素子を備える。本光スイッチング装置は、例えば、空間光結合型の光スイッチング装置や波長選択型の光スイッチング装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
図１から図１１は、本発明の第１の実施形態に係るマイクロ可動素子Ｘ１を表す。図１は、マイクロ可動素子Ｘ１の平面図である。図２は、マイクロ可動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図３は、マイクロ可動素子Ｘ１の他の一部省略平面図である。図４から図８は、各々、図１の線IV−IV、線V−V、線VI−VI、線VII−VII、および線VIII−VIIIに沿った拡大部分断面図である。図９から図１１は、各々、図１の線IX−IX、線X−X、および線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【００３４】
マイクロ可動素子Ｘ１は、マイクロ可動基板Ｓ１（図２では一部省略，図３では省略）と、配線基板Ｓ２（図４から図８には図示しない）と、スペーサ９０Ａ，９０Ｂと、強固定部９０Ｃとを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。
【００３５】
マイクロ可動基板Ｓ１には、図１によく表れているように、揺動部１０と、フレーム２０，３０と、一対の連結部４１と、一対の連結部４２，４３と、電極部５０，６０，７０とを備えるマイクロ可動ユニットＸａが作り込まれている。マイクロ可動ユニットＸａは、ＭＥＭＳ（micro-electromechanical systems）技術などのバルクマイクロマシニング技術を利用してＳＯＩ（silicon on insulator）ウエハである材料基板に対して加工を施すことによって、作り込まれたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ可動ユニットＸａにおける上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図１にて表すマイクロ可動ユニットＸａないしマイクロ可動基板Ｓ１については、第１シリコン層に由来する部位に斜線ハッチングを付す。また、図２では、マイクロ可動ユニットＸａないしマイクロ可動基板Ｓ１については第２シリコン層に由来す部位を表す（即ち、図２では、マイクロ可動基板Ｓ１における第１シリコン層に由来する部位、第１シリコン層上に形成される部位、および絶縁層に由来する部位を省略する）。
【００３６】
マイクロ可動ユニットＸａの揺動部１０は、ランド部１１と、電極部１２と、梁部１３とを有する。
【００３７】
ランド部１１は、第１シリコン層に由来する部位であり、その表面には、光反射機能を有するミラー面１１ａが設けられている。このようなランド部１１およびミラー面１１ａは、マイクロ可動ユニットＸａにおける可動主部を構成する。この可動主部ないしランド部１１について図１に示す長さＷは、例えば２０〜３００μｍである。
【００３８】
電極部１２は、第１シリコン層に由来する部位であり、二本のアーム部と、当該アーム部から延出する複数の電極歯とを有する。このように、電極部１２は櫛歯電極構造を有する。また、電極部１２は、マイクロ可動素子Ｘ１ないしマイクロ可動ユニットＸａの駆動時に所定の基準電位（例えばグラウンド電位）が付与される部位である。
【００３９】
梁部１３は、第１シリコン層に由来する部位であり、ランド部１１および電極部１２を連結する。
【００４０】
フレーム２０は、例えば図４および図６に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部２１と、第２シリコン層に由来する第２層部２２と、当該第１および第２層部２１，２２の間の絶縁層２３とからなる積層構造を有する。第１層部２１は、図１に示すように、相互に離隔した部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。第２層部２２は、図２に示すように、相互に離隔した部分２２ａ，２２ｂを有する。第１層部２１の部分２１ａは、図１に示すように揺動部１０を部分的に囲む形状を有する。第２層部２２の部分２２ａは、揺動部１０を部分的に囲む形状を有するフレーム本体である。部分２１ａ，２２ａは、図６に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２４ａを介して電気的に接続されている。部分２１ｂ，２２ｂは、絶縁層２３を貫通する導電ビア２４ｂを介して電気的に接続されている。部分２１ｃ，２２ａは、図７に示すように、絶縁層２３を貫通する導電ビア２４ｃを介して電気的に接続されている。
【００４１】
フレーム３０は、図９から図１１に示すように、第１シリコン層に由来する第１層部３１と、第２シリコン層に由来する第２層部３２と、当該第１および第２層部３１，３２の間の絶縁層３３とからなる積層構造を有する。図１に示すように、第１層部３１は、相互に離隔する部分３１ａ，３１ｂを含む。図２に示すように、第２層部３２は、相互に離隔する部分３２ａ，３２ｂ，３２ｃ，３２ｄを含む。部分３１ｂ，３２ｂは、図９に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３４ａを介して電気的に接続されている。部分３１ａ，３２ｄは、図１１に示すように、絶縁層３３を貫通する導電ビア３４ｂを介して電気的に接続されている。また、図９から図１１に示すように、部分３２ａ〜３２ｄの表面にはパッド部３５が設けられている。
【００４２】
一対の連結部４１は、各々、いわゆるトーションバーである。各連結部４１は、第１シリコン層に由来する部位であり、揺動部１０の梁部１３とフレーム２０の第１層部２１の部分２１ａとに接続して、揺動部１０およびフレーム２０を連結する（梁部１３と部分２１ａは連結部４１を介して電気的に接続されている）。また、連結部４１は、図４に示すように、厚さ方向Ｈにおいて、揺動部１０よりも薄肉であり、且つ、フレーム２０の第１層部２１よりも薄肉である。このような一対の連結部４１は、揺動部１０ないし可動主部（ランド部１１，ミラー面１１ａ）の回転変位の軸心Ａ１を規定する。上述の電極部１２の電極歯の延び方向は、軸心Ａ１の延び方向と平行である。
【００４３】
一対の連結部４２，４３は、各々、いわゆるトーションバーである。各連結部４２，４３は、第１シリコン層に由来する部位であり、フレーム２０およびフレーム３０を連結する。具体的には、連結部４２は、図１に示すように、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂと、フレーム３０の第１層部３１の部分３１ｂとに接続して、これらを連結する（部分２１ｂ，３１ｂは連結部４２を介して電気的に接続されている）。連結部４３は、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃと、フレーム３０の第１層部３１の部分３１ａとに接続して、これらを連結する（部分２１ｃ，３１ａは連結部４３を介して電気的に接続されている）。また、連結部４２，４３は、厚さ方向Ｈにおいて、連結部４１と同様にフレーム２０の第１層部２１よりも薄肉であり、且つ、フレーム３０の第１層部３１よりも薄肉である。このような一対の連結部４２，４３は、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の回転変位の軸心Ａ２を規定する。本実施形態では、軸心Ａ２は軸心Ａ１と直交する。
【００４４】
電極部５０は、第２シリコン層に由来する部位であり、図２によく表れているように、アーム部と、当該アーム部から延出する複数の電極歯を有する。このように、電極部５０は櫛歯電極構造を有する。また、電極部５０は、フレーム２０の第２層部２２の部分２２ｂから延出する。
【００４５】
電極部６０は、第１シリコン層に由来する部位であり、図１および図８に示すようにフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃから電極部７０側へ延出する複数の電極歯を有する。このように、電極部６０は櫛歯電極構造を有する。
【００４６】
電極部７０は、第２シリコン層に由来する部位であり、例えば図２に示すようにアーム部と、当該アーム部から電極部６０側へ延出する複数の電極歯を有する。このように、電極部７０は櫛歯電極構造を有する。また、電極部７０は、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃから延出する。
【００４７】
マイクロ可動基板Ｓ１ないしマイクロ可動ユニットＸａにおいて、一対の電極部１２，５０は、軸心Ａ１まわりの揺動部１０の回転変位に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。一対の電極部６０，７０は、フレーム２０およびこれに伴う揺動部１０の軸心Ａ２まわりの回転変位に係る駆動力を発生させるための駆動機構ないしアクチュエータを構成し得る。また、マイクロ可動基板Ｓ１ないしマイクロ可動ユニットＸａにおいて、揺動部１０、フレーム２０、連結部４１、および電極部５０，６０は、可動部を構成する。
【００４８】
マイクロ可動素子Ｘ１の配線基板Ｓ２は、図３によく表れているように、基材８１、配線パターン８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ、およびパッド部８３からなる。基材８１はシリコン材料よりなる。配線パターン８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃは、各々、パッド部８２ａ，８２ｂを有する。パッド部８２ａは、マイクロ可動素子Ｘ１にとっての外部接続用の端子部を構成する。
【００４９】
スペーサ９０Ａは、図９から図１１に示すように、バンプ部９１Ａおよび接着剤部９２よりなり、マイクロ可動基板Ｓ１ないしマイクロ可動ユニットＸａのフレーム３０および配線基板Ｓ２の間に介在する。バンプ部９１Ａは、本実施形態では二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１Ａは、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ａ〜８２Ｃのパッド部８２ｂに圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２を介して接合されている。接着剤部９２は、導電フィラーを含む導電性接着剤よりなる。導電性接着剤としては、主剤としてのエポキシ系接着剤に銀フィラーを混入したものを採用することができる。当該エポキシ系樹脂材料としては、環境温度に対する耐久性が高いものが好ましい。このようなスペーサ９０Ａは、本実施形態では、マイクロ可動基板Ｓ１および配線基板Ｓ２を電気的に接続する。
【００５０】
スペーサ９０Ｂは、図９から図１１に示すように、バンプ部９１Ｂおよび接着剤部９２よりなり、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０および配線基板Ｓ２の間に介在する。バンプ部９１Ｂは、本実施形態では二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１Ｂは、配線基板Ｓ２におけるパッド部８３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２（導電性接着剤よりなる）を介して接合されている。
【００５１】
強固定部９０Ｃは、図９から図１１に示すように、バンプ部９１Ｃおよび接着剤部９２，９３よりなり、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０および配線基板Ｓ２の間に介在する。バンプ部９１Ｃは、本実施形態では二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１Ｃは、配線基板Ｓ２におけるパッド部８３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２（導電性接着剤よりなる）を介して接合されている。少なくともバンプ部９１Ｃは、強固定部９０Ｃにおけるスペーサ部をなす。接着剤部９３は、補強用接着剤よりなり、バンプ部９１Ｃの周囲を覆い、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１および配線基板Ｓ２に接合している。補強用接着剤としては、エポキシ系接着剤を採用することができる。当該エポキシ系接着剤としては、環境温度への耐久性が高いものや、架橋シリコーン粒子を混入したものが好ましい。このような強固定部９０Ｃは、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２との間の固定強度について、スペーサ９０Ａ，９０Ｂのみによっては得られない強度を得るためのものである。
【００５２】
各強固定部９０Ｃは、図９から図１１に示すように、二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に位置する。図９から図１１の各々に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、図２に示すように、マイクロ可動ユニットＸａにおける軸心Ａ２に沿って配列している。また、図９に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃ、並びに、図１０に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、フレーム３０において軸心Ａ２が通る箇所に接合している。軸心Ａ２は、一対の連結部４２，４３によって規定された、マイクロ可動ユニットＸａにおける可動部（揺動部１０，フレーム２０，一対の連結部４１，電極部５０，電極部６０）の固定部ないしフレーム３０に対する回転変位の軸心である。
【００５３】
マイクロ可動素子Ｘ１の駆動時には、揺動部１０の電極部１２および電極部６０に所定の基準電位が付与される。電極部１２に対する基準電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ｃ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｃのパッド部８２ｂ上のスペーサ９０Ａ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該スペーサ９０Ａと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、導電ビア３４ｂ、第１層部３１の部分３１ａ、連結部４３、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃ、導電ビア２４ｃ、第２層部２２の部分２２ａ、導電ビア２４ａ、第１層部２１の部分２１ａ、連結部４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部６０に対する基準電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ｃ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｃのパッド部８２ｂ上のスペーサ９０Ａ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該スペーサ９０Ａと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、導電ビア３４ｂ、第１層部３１の部分３１ａ、連結部４３、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃを介して、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。
【００５４】
そして、基準電位よりも高い駆動電位を電極部５０，７０の各々に対して必要に応じて付与することにより、電極部１２，５０間に静電引力を発生させて図１２に示すように揺動部１０を軸心Ａ１まわりに回転変位させることができ、また、電極部６０，７０間に静電引力を発生させてフレーム２０およびこれに伴う揺動部１０を軸心Ａ２まわりに回転変位させることができる。マイクロ可動素子Ｘ１は、いわゆる二軸型の可動素子である。電極部５０に対する駆動電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ａ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ａのパッド部８２ｂ上のスペーサ９０Ａ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該スペーサ９０Ａと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｂ、導電ビア３４ａ、第１層部３１の部分３１ｂ、連結部４２、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｂ、導電ビア２４ｂ、および第２層部２２の部分２２ｂを介して、実現することができる。電極部７０に対する駆動電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ｂ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｂのパッド部８２ｂ上のスペーサ９０Ａ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該スペーサ９０Ａと接合するパッド部３５、および、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｃを介して、実現することができる。このような二軸型の揺動駆動により、マイクロ可動素子Ｘ１におけるマイクロ可動ユニットＸａのランド部１１上に設けられたミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。
【００５５】
マイクロ可動素子Ｘ１は、角速度センサや加速度センサなどのセンシングデバイスとしても構成することができる。センシングデバイスとしてのマイクロ可動素子Ｘ１では、マイクロ可動ユニットＸａにおける揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａは必ずしも設ける必要はない。
【００５６】
角速度センサとして構成されたマイクロ可動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、可動部（揺動部１０，フレーム２０，連結部４１，電極部５０，電極部６０）は、所定の振動数ないし周期で軸心Ａ２まわりに回転変位される。この回転変位は、電極部６０，７０間に対して所定の周期で電圧印加を行うことによって実現される。本実施形態では、例えば、電極部６０をグラウンド接続したうえで、電極部７０への所定電位の付与を所定周期で行う。
【００５７】
例えばこのようにして可動部を振動させている状態において、マイクロ可動素子Ｘ１ないし揺動部１０に所定の角速度が作用すると、揺動部１０が軸心Ａ１まわりに所定程度に回転変位して、電極部１２，５０の相対的配置が変化して当該電極部１２，５０間の静電容量が変化する。これら静電容量変化に基づいて、揺動部１０の回転変位量を検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ可動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する角速度を導出することが可能である。
【００５８】
加速度センサとして構成されたマイクロ可動素子Ｘ１の駆動時には、例えば、電極部１２，５０間に所定の直流電圧印加を行うことによって、フレーム２０や電極部５０に対して揺動部１０を静止状態にさせる。この状態で、マイクロ可動素子Ｘ１ないし揺動部１０に法線方向（図１の平面図において紙面に垂直な方向）の加速度が作用すると、加速度と平行なベクトル成分の慣性力が働いて、揺動部１０に対し、一対の連結部４１によって規定される軸心Ａ１まわりに回転トルクが作用し、加速度に比例した回転変位（軸心Ａ１まわりの回転変位）が揺動部１０に生じる（当該慣性力は、図１に現れる平面視において揺動部１０の重心位置が軸心Ａ１と重ならないように設計しておくことで、発生させ得る）。回転変位量は、電極部１２，５０間の静電容量の変化として電気的に検出することができる。その検出結果に基づき、マイクロ可動素子Ｘ１ないし揺動部１０に作用する加速度を導出することが可能である。
【００５９】
図１３から図１６は、マイクロ可動素子Ｘ１の製造方法の一例を表す。図１３および図１４は、マイクロ可動素子Ｘ１のマイクロ可動基板Ｓ１の作製方法を表す。この方法は、バルクマイクロマシニング技術を利用してマイクロ可動ユニットＸａを形成するための一手法である。図１３および図１４においては、図１４（ｄ）に示すランド部Ｌ、梁部Ｂ、フレームＦ１，Ｆ２，Ｆ３、連結部Ｃ１，Ｃ２、および一組の電極Ｅ１，Ｅ２の形成過程を、一の断面の変化として表す。当該一の断面は、加工が施される材料基板（多層構造を有するウエハ）における単一のマイクロ可動ユニット形成区画に含まれる複数の所定箇所の断面を、モデル化して連続断面として表したものである。ランド部Ｌは、ランド部１１の一部に相当する。梁部Ｂは、梁部１３に相当する。フレームＦ１は、フレーム２０の一部に相当する。フレームＦ２，Ｆ３は、各々、フレーム３０の一部に相当する。連結部Ｃ１は、連結部４１に相当し、連結部４１の延び方向の断面を表す。連結部Ｃ２は、連結部４１，４２，４３の各々に相当し、連結部４１，４２，４３の各々の横断面を表す。電極Ｅ１は、電極部１２，６０の各々の一部に相当し、電極部１２の一組の電極歯および電極部６０の一組の電極歯の各々の横断面を表す。電極Ｅ２は、電極部５０，７０の各々の一部に相当し、電極部５０の一組の電極歯および電極部７０の一組の電極歯の各々の横断面を表す。一方、図１５は、配線基板Ｓ２側の加工過程を表し、図１６は、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２を接合する工程（基板間接合工程）を表す。図１５および図１６に示す配線基板Ｓ２側の断面は、図１３および図１４においてモデル化して連続断面として表すマイクロ可動基板Ｓ１に対応させて、配線基板Ｓ２側に含まれる複数の所定箇所の断面をモデル化して連続断面として表したものである。
【００６０】
マイクロ可動ユニットＸａの形成においては、まず、図１３（ａ）に示すような材料基板１００を用意する。材料基板１００は、シリコン層１０１，１０２と、当該シリコン層１０１，１０２間の絶縁層１０３とからなる積層構造を有するＳＯＩウエハであり、図外において上述の導電ビア２４ａ〜２４ｃ，３４ａ，３４ｂを構成することとなる導電ビアが絶縁層１０３の所定の箇所に予め埋め込み形成されたものである。シリコン層１０１，１０２は、不純物をドープすることにより導電性を付与されたシリコン材料よりなる。不純物としては、Ｂなどのｐ型不純物や、ＰおよびＳｂなどのｎ型不純物を採用することができる。絶縁層１０３は例えば酸化シリコンよりなる。シリコン層１０１の厚さは例えば１０〜１００μｍであり、シリコン層１０２の厚さは例えば５０〜５００μｍであり、絶縁層１０３の厚さは例えば０.３〜３μｍである。
【００６１】
次に、図１３（ｂ）に示すように、シリコン層１０１上にミラー面１１ａを形成し、また、シリコン層１０２上にパッド部３５を形成する。ミラー面１１ａの形成においては、まず、スパッタリング法により、シリコン層１０１に対して例えばＣｒ（５０ｎｍ）およびこれに続いてＡｕ（２００ｎｍ）を成膜する。次に、所定のマスクを介してこれら金属膜に対してエッチング処理を順次行うことにより、ミラー面１１ａをパターン形成する。Ａｕに対するエッチング液としては、例えば、ヨウ化カリウム−ヨウ素水溶液を使用することができる。Ｃｒに対するエッチング液としては、例えば硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液を使用することができる。シリコン層１０２上のパッド部３５についても、例えばミラー面１１ａと同様にして形成することができる。
【００６２】
次に、図１３（ｃ）に示すように、シリコン層１０１上に酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１を形成し、シリコン層１０２上に酸化膜パターン１１２を形成する。酸化膜パターン１１０は、シリコン層１０１において成形されるべき揺動部１０（ランド部１１，電極部１２，梁部１３）、フレーム２０の第１層部２１、フレーム３０の第１層部３１、および電極部６０に対応する図１７に示すパターン形状を有する。レジストパターン１１１は、連結部４１〜４３に対応するパターン形状を有する。また、酸化膜パターン１１２は、シリコン層１０２において成形されるべきフレーム２０の第２層部２２、フレーム３０の第２層部３２、および電極部５０，７０に対応する図１８に示すパターン形状を有する。
【００６３】
次に、図１３（ｄ）に示すように、酸化膜パターン１１０およびレジストパターン１１１をマスクとして利用して、ＤＲＩＥ（deep reactive ion etching）により、シリコン層１０１に対して所定の深さまでエッチング処理を行う。所定の深さとは、連結部Ｃ１，Ｃ２の厚さに相当する深さであり、例えば５μｍである。ＤＲＩＥでは、ＳＦ6ガスを用いて行うエッチングとＣ4Ｆ8ガスを用いて行う側壁保護とを交互に繰り返すＢｏｓｃｈプロセスにおいて、良好な異方性エッチング加工を行うことができる。後出のＤＲＩＥについても、このようなＢｏｓｃｈプロセスを採用することができる。
【００６４】
次に、図１４（ａ）に示すようにレジストパターン１１１を除去する。例えば、剥離液を作用させることにより、レジストパターン１１１を剥離することができる。
【００６５】
次に、図１４（ｂ）に示すように、酸化膜パターン１１０をマスクとして、ＤＲＩＥにより、連結部Ｃ１，Ｃ２を残存形成しつつシリコン層１０１に対して絶縁層１０３に至るまでエッチング処理を行う。本工程にて、ランド部Ｌ、梁部Ｂ、電極Ｅ１、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第１層部２１）、フレームＦ２の一部（フレーム３０の第１層部３１）、フレームＦ３の一部（フレーム３０の第１層部３１）、および各連結部Ｃ１，Ｃ２が、成形される。
【００６６】
次に、図１４（ｃ）に示すように、酸化膜パターン１１２をマスクとして、ＤＲＩＥによりシリコン層１０２に対して絶縁層１０３に至るまでエッチング処理を行う。本工程にて、フレームＦ１の一部（フレーム２０の第２層部２２）、フレームＦ２の一部（フレーム３０の第２層部３２）、フレームＦ３の一部（フレーム３０の第２層部３２）、および電極Ｅ２が、成形される。
【００６７】
次に、図１４（ｄ）に示すように、絶縁層１０３において露出している箇所、および酸化膜パターン１１０，１１２を、エッチング除去する。エッチング手法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチングを採用することができる。ドライエッチングを採用する場合、エッチングガスとしては、例えば、ＣＦ4やＣＨＦ3などを採用することができる。ウエットエッチングを採用する場合、エッチング液としては、例えば、フッ酸とフッ化アンモニウムからなるバッファードフッ酸（ＢＨＦ）を使用することができる。本工程の後、材料基板１００を切断してマイクロ可動ユニットＸａごとに個片化する。
【００６８】
以上の一連の工程を経ることにより、マイクロ可動ユニットＸａが作り込まれたマイクロ可動基板Ｓ１を作製することができる。
【００６９】
マイクロ可動素子Ｘ１の製造においては、一方、図１５（ａ）に示すように、配線基板Ｓ２上に、バンプ部９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃを形成する。配線基板Ｓ２表面には、予め、パッド部８２ａ，８２ｂを含む配線パターン８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃおよびパッド部８３がパターン形成されている。本工程では、バンプボンダを使用してパッド部８２ｂ，８３上に二段のバンプを積み上げ（パッド部とバンプとの間およびバンプ間を圧着させる）、その後、レベリングを行って各二段積層バンプの高さを揃えることによって、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃを形成する。レベリングにおいては、具体的には、各二段積層バンプの頂部をガラス板等の平坦な面に対して押し付ける。
【００７０】
次に、図１５（ｂ）に示すように、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃの頂部に対して熱硬化性の導電性接着剤９２’を供給する。例えば、導電性接着剤９２’を均一の厚さ（例えば２５μｍ）に塗布した平坦な基板に対して、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃを介して配線基板Ｓ２を合せることによって、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃの頂部に導電性接着剤９２’を転写することができる。
【００７１】
次に、図１５（ｃ）に示すように、バンプ部９１Ｃに対して熱硬化性の補強用接着剤９３’を塗布する。例えば、ディスペンサを使用して、バンプ部９１Ｃを覆うように補強用接着剤９３’を塗布することができる。バンプ部９１Ｃを覆うように供給される補強用接着剤９３’は、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃの頂部にだけ供給される導電性接着剤９２’よりも、相当程度に多量である。
【００７２】
補強用接着剤９３’の塗布の後、図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように基板間接合工程を行う。具体的には、上述のようにして作製したマイクロ可動基板Ｓ１と、上述のような加工過程を経た配線基板Ｓ２とを、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃ、導電性接着剤９２’、および補強用接着剤９３’を介して接合する。本工程では、所定の温度に加熱して導電性接着剤９２’および補強用接着剤９３’を熱硬化させ、接着剤部９２，９３を形成する。
【００７３】
以上のようにして、マイクロ可動基板Ｓ１と、配線基板Ｓ２と、これらの間に介在し且つこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃとを備えるマイクロ可動素子Ｘ１を製造することができる。
【００７４】
図１６を参照して上述した基板間接合工程では、バンプ部９１Ｃに対して比較的多量に塗布された補強用接着剤９３’を硬化させて、強固定部９０Ｃの接着剤部９３を形成する。補強用接着剤９３’はその硬化時に相当程度に収縮し、基板間接合工程を経たマイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所には所定の応力ストレス（例えば、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２との間の距離を小さくする方向に作用する引張り応力）が作用するが、マイクロ可動素子Ｘ１は、このような応力ストレスに起因するフレーム３０の変形を抑制するのに適する。図９から図１１に示すように、接着剤部９３を伴う強固定部９０Ｃが、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間に介在して当該マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２とに接合する二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に、位置するからである。マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間に介在してこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂは、強固定部９０Ｃを間に配して並列して、フレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部９０Ｃの接着剤部９３とマイクロ可動基板Ｓ１との接合界面が力点となり且つ一のスペーサ（スペーサ９０Ａまたはスペーサ９０Ｂ）とマイクロ可動基板Ｓ１との接合界面が支点となってフレーム３０が変形することは、抑制されやすいのである。したがって、マイクロ可動素子Ｘ１は、その製造過程の基板間接合工程の前後における連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する（フレーム３０の変形は、フレーム３０に連続する連結部４２，４３のバネ定数の変動の要因である）。
【００７５】
また、製造されたマイクロ可動素子Ｘ１では、環境温度の変化に起因して強固定部９０Ｃの接着剤部９３の体積が変化して、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所には所定の応力ストレスが作用し得るが、マイクロ可動素子Ｘ１は、このような応力ストレスに起因するフレーム３０の変形を抑制するのに適する。図９から図１１に示すように、接着剤部９３を伴う強固定部９０Ｃが、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間に介在して当該マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２とに接合する二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に、位置するからである。マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間に介在してこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂは、強固定部９０Ｃを間に配して並列して、フレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部９０Ｃの接着剤部９３とマイクロ可動基板Ｓ１との接合界面が力点となり且つ一のスペーサ（スペーサ９０Ａまたはスペーサ９０Ｂ）とマイクロ可動基板Ｓ１との接合界面が支点となってフレーム３０が変形することは、抑制されやすいのである。したがって、マイクロ可動素子Ｘ１は、基板間接合工程の後においても、連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する。
【００７６】
このように、マイクロ可動素子Ｘ１は、その製造過程においても、製造後においても、可動部（揺動部１０，フレーム２０，一対の連結部４１，電極部５０，電極部６０）とフレーム３０とを連結する一対の連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する。このようなマイクロ可動素子Ｘ１は、可動部の共振周波数などの機械的特性の変動を抑制するうえで好適であり、従って、素子性能の劣化を抑制するうえで好適である。
【００７７】
マイクロ可動素子Ｘ１において、マイクロ可動基板Ｓ１の母材は上述のようにシリコン材料であり、且つ、配線基板Ｓ２の母材たる基材８１も上述のようにシリコン材料よりなる。このような構成は、環境温度の変化に起因するマイクロ可動基板Ｓ１の体積変化と配線基板Ｓ２（支持基材）の体積変化との差を小さくするのに好適であり、従って、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生じ得る応力ストレスを抑制するうえで好適である。
【００７８】
図１９は、強固定部９０Ｃの変形例を表す。図１９（ａ）は、配線基板Ｓ２の厚さ方向における、当該変形例を含む断面図であり、図１９（ｂ）は、配線基板Ｓ２の面広がり方向における、当該変形例の断面図である。図１９に示す強固定部９０Ｃは、複数のバンプ部９１Ｃを含んでなる。複数のバンプ部９１Ｃは、各々が二段の例えばＡｕバンプよりなり、配線基板Ｓ２における単一のパッド部８３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０上のパッド部３５とは各々が接着剤部９２を介して接合されている。接着剤部９２は、導電フィラーを含む導電性接着剤よりなる。接着剤部９３は、補強用の接着剤よりなり、複数のバンプ部９１Ｃの周囲を覆い、且つ、マイクロ可動基板Ｓ１および配線基板Ｓ２に接合している。このような構成の強固定部９０Ｃにおいては、単一のバンプ部９１を含んでなる強固定部９０Ｃよりも、接着剤部９３の体積比率が小さく、マイクロ可動素子Ｘ１の上述の製造過程における基板間接合工程（補強用接着剤９３’が硬化する工程）にて、収縮する補強用接着剤９３’とバンプ部９１Ｃとの界面に生ずる摩擦力（収縮に抗するように作用する摩擦力）が効果的に作用して、補強用接着剤９３’の収縮が抑制される。したがって、図１９に示すような複数のバンプ部９１Ｃを含んでなる強固定部９０Ｃは、連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに資する。
【００７９】
マイクロ可動素子Ｘ１においては、図９から図１１の各々に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、マイクロ可動ユニットＸａにおける軸心Ａ２に沿って配列している。また、図９に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃ、並びに、図１０に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、フレーム３０において軸心Ａ２が通る箇所に接合している。
【００８０】
マイクロ可動素子Ｘ１においては、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ａ〜３２ｄのパターン形状の変更、配線基板Ｓ２の配線パターン８２Ａ〜８２Ｃおよびパッド部８３のパターン形状の変更、および、一列に配列するスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃの各組の配置の変更、の適宜の組み合わせにより、所定の強固定部９０Ｃに、マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間の電気的接続を担わせることができる。マイクロ可動基板Ｓ１と配線基板Ｓ２の間の電気的接続については、複数の強固定部９０Ｃのみに担わせてもよい。
【００８１】
図２０から図２３は、マイクロ可動素子Ｘ１のそのようなバリエーションの一例を表す。図２０は、バリエーションに係るマイクロ可動素子Ｘ１の平面図である。図２１は、図２０に示すマイクロ可動素子Ｘ１の一部省略平面図である。図２２は、図２０に示すマイクロ可動素子Ｘ１の他の一部省略平面図である。図２３は、図２０の線XXIII−XXIIIに沿った拡大断面図である。
【００８２】
図２０から図２３に示すマイクロ可動素子Ｘ１は、電極部１２，６０に基準電位を付与するための導電経路にスペーサ９０Ａが介在せずに強固定部９０Ｃが介在する点で、図１から図１１に示す上述のマイクロ可動素子Ｘ１と異なる。図２０から図２３に示すマイクロ可動素子Ｘ１においては、配線基板Ｓ２の配線パターン８２Ｃのバッド部８２ｂに強固定部９０Ｃが接合し（バッド部８２ｂとバンプ９１Ｃの間は圧着されている）、この強固定部９０Ｃは、マイクロ可動基板Ｓ１のフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ表面のパッド部３５に接合する（バンプ部９１Ｃとパッド部３５は接着剤部９２を介して接合している）。このようなマイクロ可動素子Ｘ１の駆動時には、電極部１２に対する基準電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ｃ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｃのパッド部８２ｂ上の強固定部９０Ｃ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該強固定部９０Ｃと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、導電ビア３４ｂ、第１層部３１の部分３１ａ、連結部４３、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃ、導電ビア２４ｃ、第２層部２２の部分２２ａ、導電ビア２４ａ、第１層部２１の部分２１ａ、連結部４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。電極部６０に対する基準電位の付与は、配線基板Ｓ２における配線パターン８２Ｃ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｃのパッド部８２ｂ上の強固定部９０Ｃ、マイクロ可動基板Ｓ１側において当該強固定部９０Ｃと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ１におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、導電ビア３４ｂ、第１層部３１の部分３１ａ、連結部４３、およびフレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃを介して、実現することができる。
【００８３】
図２４から図２９は、本発明の第２の実施形態に係るマイクロ可動素子Ｘ２を表す。図２４は、マイクロ可動素子Ｘ２の平面図である。図２５は、マイクロ可動素子Ｘ２の一部省略平面図である。図２６は、マイクロ可動素子Ｘ２の他の一部省略平面図である。図２７から図２９は、各々、図２４の線XXVII−XXVII、線XXVIII−XXVIII、および線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【００８４】
マイクロ可動素子Ｘ２は、マイクロ可動基板Ｓ３（図２５にて一部省略，図２６にて省略）と、配線基板Ｓ４と、スペーサ９０Ａ，９０Ｂと、強固定部９０Ｃとを備え、本実施形態ではマイクロミラー素子として構成されている。
【００８５】
マイクロ可動基板Ｓ３には、実質的に、複数の上述のマイクロ可動ユニットＸａが作り込まれている（図２４および図２５では、一部のマイクロ可動ユニットＸａを省略する）。各マイクロ可動ユニットＸａは、揺動部１０と、フレーム２０，３０と、一対の連結部４１と、一対の連結部４２，４３と、電極部５０，６０，７０とを備える。複数のマイクロ可動ユニットＸａは、全ての軸心Ａ２が相互に平行となるように、軸心Ａ１の延び方向に一列に配されている。このような本実施形態におけるマイクロ可動ユニットＸａも、第１の実施形態におけるマイクロ可動ユニットＸａと同様に、ＭＥＭＳ技術などのバルクマイクロマシニング技術を利用してＳＯＩウエハである材料基板に対して加工を施すことによって作り込まれたものである。当該材料基板は、第１および第２シリコン層ならびに当該シリコン層間の絶縁層よりなる積層構造を有し、各シリコン層は、不純物のドープにより所定の導電性が付与されている。マイクロ可動ユニットＸａにおける上述の各部位は主に第１シリコン層および／または第２シリコン層に由来して形成されるところ、図の明確化の観点より、図２４にて表すマイクロ可動ユニットＸａないしマイクロ可動基板Ｓ３については、第１シリコン層に由来する部位に斜線ハッチングを付す。また、図２５では、マイクロ可動ユニットＸａないしマイクロ可動基板Ｓ３については第２シリコン層に由来す部位を表す（即ち、図２５では、マイクロ可動基板Ｓ３における第１シリコン層に由来する部位、第１シリコン層上に形成される部位、および絶縁層に由来する部位を省略する）。
【００８６】
マイクロ可動素子Ｘ２において、各マイクロ可動ユニットＸａのフレーム３０は共通化されている。具体的には、フレーム３０の第１層部３１の部分３１ａは全マイクロ可動ユニットＸａにわたって連続しており、また、フレーム３０の第２層部３２の各部分３２ｄは全マイクロ可動ユニットＸａにとって共通して設けられている。このように共通化されたフレーム３０によって、揺動部１０およびフレーム２０を含む全マイクロ可動ユニットＸａの可動部は囲まれている。また、このように共通化されたフレーム３０が形成されているマイクロ可動基板Ｓ３では、全マイクロ可動ユニットＸａにおける揺動部１０の電極部１２、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ａ，２１ｃおよび第２層部２２の部分２２ａ、フレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、並びに電極部６０は、電気的に接続されている。
【００８７】
マイクロ可動素子Ｘ２の配線基板Ｓ４は、図２６によく表れているように、基材８１、配線パターン８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ、およびパッド部８３からなる。基材８１はシリコン材料よりなる。配線パターン８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃは、各々、パッド部８２ａ，８２ｂを有する。パッド部８２ａは、マイクロ可動素子Ｘ２にとっての外部接続用の端子部を構成する。
【００８８】
マイクロ可動素子Ｘ２のスペーサ９０Ａは、図２７から図２９に示すように、バンプ部９１Ａおよび接着剤部９２よりなり、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０および配線基板Ｓ４の間に介在する。バンプ部９１Ａは二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１Ａは、配線基板Ｓ４における配線パターン８２Ａ〜８２Ｃのパッド部８２ｂに圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２を介して接合されている。接着剤部９２は、導電フィラーを含む導電性接着剤よりなる。このようなスペーサ９０Ａは、本実施形態では、マイクロ可動基板Ｓ３および配線基板Ｓ４を電気的に接続する。
【００８９】
マイクロ可動素子Ｘ２のスペーサ９０Ｂは、図２７から図２９に示すように、バンプ部９１Ｂおよび接着剤部９２よりなり、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０および配線基板Ｓ４の間に介在する。バンプ部９１Ｂは二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１Ｂは、配線基板Ｓ４におけるパッド部８３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２（導電性接着剤よりなる）を介して接合されている。
【００９０】
マイクロ可動素子Ｘ２の強固定部９０Ｃは、図２７から図２９に示すように、バンプ部９１Ｃおよび接着剤部９２，９３よりなり、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０および配線基板Ｓ４の間に介在する。バンプ部９１Ｃは二段のバンプよりなる。当該バンプは例えばＡｕよりなる。バンプ部９１は、配線基板Ｓ４におけるパッド部８３に圧接されており、且つ、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０上の所定のパッド部３５と接着剤部９２（導電性接着剤よりなる）を介して接合されている。接着剤部９３は、補強用接着剤よりなり、バンプ部９１Ｃの周囲を覆い、且つ、マイクロ可動基板Ｓ３および配線基板Ｓ４に接合している。このような強固定部９０Ｃは、マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４との間の固定強度について、スペーサ９０Ａ，９０Ｂのみによっては得られない強度を得るためのものである。
【００９１】
マイクロ可動素子Ｘ２の各強固定部９０Ｃは、図２７から図２９に示すように、二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に位置する。図２７から図２９の各々に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、マイクロ可動ユニットＸａにおける軸心Ａ２に沿って配列している。また、図２７に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃ、並びに、図２８に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、図２５に示すように、フレーム３０において一のマイクロ可動ユニットＸａの軸心Ａ２が通る箇所に接合している。
【００９２】
マイクロ可動素子Ｘ２の駆動時には、全てのマイクロ可動ユニットＸａにおける揺動部１０の電極部１２および電極部６０に対して共通的に所定の基準電位が付与された状態で、選択されたマイクロ可動ユニットＸａの電極部５０，７０の各々に対して所定の駆動電位が付与される。これにより、各マイクロ可動ユニットＸａの揺動部１０およびフレーム２０が個別に揺動駆動され、各マイクロ可動ユニットＸａの揺動部１０のランド部１１上のミラー面１１ａにて反射される光の反射方向を適宜切り換えることができる。全マイクロ可動ユニットＸａにおける揺動部１０の電極部１２および電極部６０に対する共通的な所定基準電位の付与は、配線基板Ｓ４における配線パターン８２Ｃ（外部接続用の端子部たるパッド部８２ａを含む）、配線パターン８２Ｃのパッド部８２ｂ上のスペーサ９０Ａ、マイクロ可動基板Ｓ３側において当該スペーサ９０Ａと接合するパッド部３５、マイクロ可動基板Ｓ３におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ｄ、導電ビア３４ｂ、第１層部３１の部分３１ａ、連結部４３、フレーム２０の第１層部２１の部分２１ｃ、導電ビア２４ｃ、第２層部２２の部分２２ａ、導電ビア２４ａ、第１層部２１の部分２１ａ、連結部４１、および揺動部１０の梁部１３を介して、実現することができる。基準電位は、例えばグラウンド電位であり、好ましくは一定に維持される。選択されたマイクロ可動ユニットＸａの電極部５０，７０に対する所定駆動電位の付与については、第１の実施形態におけるマイクロ可動ユニットＸａの電極部５０，７０の各々に対する所定駆動電位の付与と同様にして、実現することができる。
【００９３】
マイクロ可動素子Ｘ２の製造においては、マイクロ可動素子Ｘ１のマイクロ可動基板Ｓ１を作製したのと同様の手法によって、図３０（ａ）に模式的に示すマイクロ可動基板Ｓ３を作製する（図３０（ａ）に示すマイクロ可動素子Ｓ３の断面は、図１４（ｄ）に示すマイクロ可動基板Ｓ１と同様に、複数の所定箇所の断面をモデル化して連続断面として表したものである）。具体的には、材料基板１００（ＳＯＩウエハ）に対して加工を施すことによってマイクロ可動ユニットＸａを作り込んでマイクロ可動基板Ｓ１を作製したのと同様に、所定のＳＯＩウエハに対して加工を施すことによって、部分的に共通化した複数のマイクロ可動ユニットＸａを作り込んでマイクロ可動基板Ｓ３を作製する。
【００９４】
また、マイクロ可動素子Ｘ２の製造においては、マイクロ可動素子Ｘ１の配線基板Ｓ２におけるパッド部８２ｂ，８３上にバンプ部９１Ａ〜９１Ｃ、導電性接着剤９２’、および補強用接着剤９３’を設けたのと同様の手法によって、図３０（ａ）に模式的に示すように、配線基板Ｓ４のパッド部８２ｂ，８３上にバンプ部９１Ａ〜９１Ｃ、導電性接着剤９２’、および補強用接着剤９３’を設ける（図３０（ａ）に示す配線基板Ｓ４側の断面は、図３０（ａ）においてモデル化して連続断面として表すマイクロ可動基板Ｓ３に対応させて、配線基板Ｓ４側に含まれる複数の所定箇所の断面をモデル化して連続断面として表したものである）。
【００９５】
そして、図３０（ｂ）に示すように基板間接合工程を行う。具体的には、上述のようにして作製したマイクロ可動基板Ｓ３と、上述のような加工過程を経た配線基板Ｓ４とを、バンプ部９１Ａ〜９１Ｃ、導電性接着剤９２’、および補強用接着剤９３’を介して接合する。本工程では、所定の温度に加熱して導電性接着剤９２’および補強用接着剤９３’を熱硬化させ、接着剤部９２，９３を形成する。
【００９６】
以上のようにして、マイクロ可動基板Ｓ３と、配線基板Ｓ４と、これらの間に介在し且つこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃとを備えるマイクロ可動素子Ｘ２を製造することができる。
【００９７】
図３０を参照して説明した基板間接合工程では、バンプ部９１Ｃに対して比較的多量に塗布された補強用接着剤９３’を硬化させて、強固定部９０Ｃの接着剤部９３を形成する。補強用接着剤９３’はその硬化時に相当程度に収縮し、基板間接合工程を経たマイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所には所定の応力ストレス（例えば、マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４との間の距離を小さくする方向に作用する引張り応力）が作用するが、マイクロ可動素子Ｘ２は、このような応力ストレスに起因するフレーム３０の変形を抑制するのに適する。接着剤部９３を伴う強固定部９０Ｃが、図２７から図２９に示すように、マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間に介在して当該マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４とに接合する二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に、位置するからである。マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間に介在してこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂは、強固定部９０Ｃを間に配して並列して、フレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部９０Ｃの接着剤部９３とマイクロ可動基板Ｓ３との接合界面が力点となり且つ一のスペーサ（スペーサ９０Ａまたはスペーサ９０Ｂ）とマイクロ可動基板Ｓ３との接合界面が支点となってフレーム３０が変形することは、抑制されやすいのである。したがって、マイクロ可動素子Ｘ２は、その製造過程の基板間接合工程の前後における連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する（フレーム３０の変形は、フレーム３０に連続する各マイクロ可動ユニットＸａにおける連結部４２，４３のバネ定数の変動の要因である）。
【００９８】
また、製造されたマイクロ可動素子Ｘ２では、環境温度の変化に起因して強固定部９０Ｃの接着剤部９３の体積が変化して、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所には所定の応力ストレスが作用し得るが、マイクロ可動素子Ｘ２は、このような応力ストレスに起因するフレーム３０の変形を抑制するのに適する。接着剤部９３を伴う強固定部９０Ｃが、図２７から図２９に示すように、マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間に介在して当該マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４とに接合する二つのスペーサ９０Ａ，９０Ｂの間に、位置するからである。マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間に介在してこれらに接合するスペーサ９０Ａ，９０Ｂは、強固定部９０Ｃを間に配して並列して、フレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生ずる応力ストレスに対して抗するので、例えば、強固定部９０Ｃの接着剤部９３とマイクロ可動基板Ｓ３との接合界面が力点となり且つ一のスペーサ（スペーサ９０Ａまたはスペーサ９０Ｂ）とマイクロ可動基板Ｓ３との接合界面が支点となってフレーム３０が変形することは、抑制されやすいのである。したがって、マイクロ可動素子Ｘ２は、基板間接合工程の後においても、各マイクロ可動ユニットＸａにおける連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する。
【００９９】
このように、マイクロ可動素子Ｘ２は、その製造過程においても、製造後においても、各マイクロ可動ユニットＸａにおける可動部（揺動部１０，フレーム２０，一対の連結部４１，電極部５０，電極部６０）とフレーム３０とを連結する一対の連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに適する。このようなマイクロ可動素子Ｘ２は、可動部の共振周波数などの機械的特性の変動を抑制するうえで好適であり、従って、素子性能の劣化を抑制するうえで好適である。
【０１００】
マイクロ可動素子Ｘ２において、マイクロ可動基板Ｓ３の母材は上述のようにシリコン材料であり、且つ、配線基板Ｓ４の母材たる基材８１も上述のようにシリコン材料よりなる。このような構成は、環境温度の変化に起因するマイクロ可動基板Ｓ３の体積変化と配線基板Ｓ４（支持基材）の体積変化との差を小さくするのに好適であり、従って、マイクロ可動基板Ｓ３のフレーム３０における強固定部９０Ｃ接合箇所に生じ得る応力ストレスを抑制するうえで好適である。
【０１０１】
マイクロ可動素子Ｘ２においては、図２７から図２９の各々に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、各マイクロ可動ユニットＸａにおける軸心Ａ２に沿って配列している。また、図２７に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃ、並びに、図２８に示す一組のスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃは、フレーム３０において一のマイクロ可動ユニットＸａにおける軸心Ａ２が通る箇所に接合している。これらの構成は、一対の連結部４２，４３のバネ定数の変動を抑制するのに資する。
【０１０２】
マイクロ可動素子Ｘ２においては、マイクロ可動素子Ｘ１に関して図１９を参照して上述したのと同様に、複数のバンプ部９１Ｃと、各バンプ部９１Ｃの頂部に設けられた接着剤部９２と、複数のバンプ部９１Ｃの周囲を覆う接着剤部９３とからなる強固定部９０Ｃを設けてもよい。
【０１０３】
また、マイクロ可動素子Ｘ２においては、マイクロ可動基板Ｓ３におけるフレーム３０の第２層部３２の部分３２ａ〜３２ｄのパターン形状の設計変形、配線基板Ｓ４の配線パターン８２Ａ〜８２Ｃおよびパッド部８３のパターン形状の設計変更、および、一列に配列するスペーサ９０Ａ，９０Ｂおよび強固定部９０Ｃの各組の配置の変更、の適宜の組み合わせにより、所定の強固定部９０Ｃに、マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間の電気的接続を担わせることができる。マイクロ可動基板Ｓ３と配線基板Ｓ４の間の電気的接続については、複数の強固定部９０Ｃのみに担わせてもよい。
【０１０４】
上述のマイクロ可動素子Ｘ１，Ｘ２は、光スイッチング装置の一構成要素として用いることができる。
【０１０５】
図３１は、第３の実施形態に係る空間光結合型の光スイッチング装置３００の概略構成を表す。光スイッチング装置３００は、一対のマイクロミラーアレイ３０１，３０２と、入力ファイバアレイ３０３と、出力ファイバアレイ３０４と、複数のマイクロレンズ３０５，３０６とを備える。入力ファイバアレイ３０３は所定数の入力ファイバ３０３ａからなり、マイクロミラーアレイ３０１には、各入力ファイバ３０３ａに対応するマイクロミラー３０１ａが複数配設されている。出力ファイバアレイ３０４は所定数の出力ファイバ３０４ａからなり、マイクロミラーアレイ３０２には、各出力ファイバ３０４ａに対応するマイクロミラー３０２ａが複数配設されている。マイクロミラー３０１ａ，３０２ａは、各々、光を反射するための一のミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように設けられており、上述のマイクロ可動素子Ｘ１によって構成される。マイクロミラーアレイ３０１，３０２を、複数の上述のマイクロ可動素子Ｘ２によって構成してもよい。複数のマイクロレンズ３０５は、各々、入力ファイバ３０３ａの端部に対向するように配置されている。また、複数のマイクロレンズ３０６は、各々、出力ファイバ３０４ａの端部に対向するように配置されている。
【０１０６】
光スイッチング装置３００において、入力ファイバ３０３ａから出射される光Ｌ1は、対応するマイクロレンズ３０５を通過することによって、相互に平行光とされ、マイクロミラーアレイ３０１へ向かう。光Ｌ1は、対応するマイクロミラー３０１ａで反射し、マイクロミラーアレイ３０２へと偏向される。このとき、マイクロミラー３０１ａのミラー面は、光Ｌ1を所望のマイクロミラー３０２ａに入射させるように、予め所定の方向を向いている。次に、光Ｌ1は、マイクロミラー３０２ａで反射し、出力ファイバアレイ３０４へと偏向される。このとき、マイクロミラー３０２ａのミラー面は、所望の出力ファイバ３０４ａに光Ｌ1を入射させるように、予め所定の方向を向いている。
【０１０７】
このように、光スイッチング装置３００によると、各入力ファイバ３０３ａから出射した光Ｌ1は、マイクロミラーアレイ３０１，３０２における偏向によって、所望の出力ファイバ３０４ａに到達する。すなわち、入力ファイバ３０３ａと出力ファイバ３０４ａは一対一で接続される。そして、マイクロミラー３０１ａ，３０２ａにおける偏向角度を適宜変更することによって、光Ｌ1が到達する出力ファイバ３０４ａが切換えられる。
【０１０８】
光ファイバを媒体として伝送された光信号の伝送経路を或るファイバから他のファイバへと切換えるための光スイッチング装置に求められる特性としては、切換え動作における、大容量性、高速性、高信頼性などが挙げられる。これらの観点より、光スイッチング装置に組み込まれるスイッチング素子としては、マイクロマシニング技術によって作製されるマイクロミラー素子が好ましい。マイクロミラー素子によると、光スイッチング装置における入力側の光伝送路と出力側の光伝送路との間で、光信号を電気信号に変換せずに光信号のままでスイッチング処理を行うことができ、上述の特性を得るうえで好適だからである。
【０１０９】
図３２は、第４の実施形態に係る波長選択型の光スイッチング装置４００の概略構成を表す。光スイッチング装置４００は、マイクロミラーアレイ４０１と、一本の入力ファイバ４０２と、三本の出力ファイバ４０３と、複数のマイクロレンズ４０４ａ，４０４ｂと、分光器４０５と、集光レンズ４０６とを備える。マイクロミラーアレイ４０１は、複数のマイクロミラー４０１ａを有し、当該複数のマイクロミラー４０１ａは、マイクロミラーアレイ４０１において例えば一列に配設されている。各マイクロミラー４０１ａは、光を反射するためのミラー面を有して当該ミラー面の向きを制御できるように設けられており、上述のマイクロ可動素子Ｘ１によって構成される。マイクロミラーアレイ４０１を上述のマイクロ可動素子Ｘ２によって構成してもよい。マイクロレンズ４０４ａは、入力ファイバ４０２の端部に対向するように配置されている。マイクロレンズ４０４ｂは、出力ファイバ４０３の端部に対向するように配置されている。分光器４０５は、波長によって反射光の回折の程度が異なる反射型回折格子である。
【０１１０】
光スイッチング装置４００において、入力ファイバ４０２から出射される光Ｌ2（複数の波長が混在している）は、マイクロレンズ４０４ａを通過することによって、平行光とされる。この光Ｌ2は、分光器４０５にて反射する（このとき、波長ごとに異なる角度で反射する）。当該反射光は、集光レンズ４０６を通過する。その際、波長ごとに、マイクロミラーアレイ４０１において対応するマイクロミラー４０１ａへ集光される。各波長の光は、対応するマイクロミラー４０１ａで所定方向に反射される。このとき、マイクロミラー４０１ａのミラー面は、対応する波長の光を所望の出力ファイバ４０３に到達させるように、予め所定の方向を向いている。マイクロミラー４０１ａにて反射した光は、その後、集光レンズ４０６、分光器４０５、およびマイクロレンズ４０４ｂを経由して、選択された所定の出力ファイバ４０３に入射する。このようにして、光スイッチング装置４００によると、光Ｌ2から所望の波長の光を選択することができる。
【０１１１】
以上のまとめとして、本発明の構成およびそのバリエーションを以下に付記として列挙する。
【０１１２】
（付記１）フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を備えるマイクロ可動ユニットが形成されているマイクロ可動基板と、
支持基材と、
前記マイクロ可動基板の前記フレーム部および前記支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合する複数のスペーサと、
前記マイクロ可動基板の前記フレーム部および前記支持基材の間に介在して当該フレーム部および支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆って前記フレーム部および前記支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部と、を備え、
前記強固定部は、二つの前記スペーサの間に位置する、マイクロ可動素子。
（付記２）前記連結部は、前記可動部の回転変位の軸心を規定し、
少なくとも一組の、前記二つのスペーサおよび当該二つのスペーサの間に位置する前記強固定部は、前記軸心に沿って配列している、付記１に記載のマイクロ可動素子。
（付記３）前記一組の強固定部および二つのスペーサは、前記フレーム部において前記軸心が通る箇所に接合している、付記２に記載のマイクロ可動素子。
（付記４）フレーム部、可動部、並びに、当該フレーム部および可動部を連結する連結部、を各々が備える複数のマイクロ可動ユニットが一体的に形成されて、当該複数のマイクロ可動ユニットの前記フレーム部が共通化されて共通化フレームをなしている、マイクロ可動基板と、
支持基材と、
前記マイクロ可動基板の前記共通化フレームおよび前記支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合する複数のスペーサと、
前記マイクロ可動基板の前記共通化フレームおよび前記支持基材の間に介在して当該共通化フレームおよび支持基材に接合するスペーサ部、並びに、当該スペーサ部を覆って前記共通化フレームおよび前記支持基材に接合する接着剤部、を有する少なくとも一つの強固定部と、を備え、
前記強固定部は、二つの前記スペーサの間に位置する、マイクロ可動素子。
（付記５）少なくとも一つのマイクロ可動ユニットにおいて、前記連結部は、前記可動部の回転変位の軸心を規定し、
少なくとも一組の、前記二つのスペーサおよび当該二つのスペーサの間に位置する前記強固定部は、一の前記軸心に沿って配列している、付記４に記載のマイクロ可動素子。
（付記６）前記一組の強固定部および二つのスペーサは、前記共通化フレームにおいて前記一の軸心が通る箇所に接合している、付記５に記載のマイクロ可動素子。
（付記７）各マイクロ可動ユニットにおいて、前記連結部は、前記可動部の回転変位の軸心を規定し、
前記複数のマイクロ可動ユニットにおける前記軸心が相互に平行となるように、前記複数のマイクロ可動ユニットは並列している、付記４から６のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記８）前記支持基材は配線基板であり、
前記スペーサおよび／または前記スペーサ部は、前記配線基板と前記マイクロ可動基板とを電気的に接続する、付記１から７のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記９）前記配線基板と前記マイクロ可動基板とを電気的に接続する前記スペーサおよび／または前記スペーサ部は、少なくとも一つのＡｕバンプよりなるバンプ部を有する、付記８に記載のマイクロ可動素子。
（付記１０）前記バンプ部は、導電性接着剤を介して前記マイクロ可動基板に接合している、付記９に記載のマイクロ可動素子。
（付記１１）前記マイクロ可動基板の母材および前記支持基材の母材は、シリコン材料である、付記１から１０のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記１２）前記マイクロ可動ユニットは、更に、前記可動部を回転変位させるための駆動機構を備える、付記１から１１のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記１３）前記可動部は、可動フレーム部と、可動主部と、当該可動フレーム部および可動主部を連結する連結部とを有する、付記１から１２のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記１４）マイクロミラー素子、角速度センサ、または加速度センサとして構成されている、付記１から１３のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子。
（付記１５）マイクロミラー素子として構成された付記１から１３のいずれか一つに記載のマイクロ可動素子を備える、光スイッチング装置。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るマイクロ可動素子の平面図である。
【図２】図１に示すマイクロ可動素子の一部省略平面図である。
【図３】図１に示すマイクロ可動素子の他の一部省略平面図である。
【図４】図１の線IV−IVに沿った拡大部分断面図である。
【図５】図１の線V−Vに沿った拡大部分断面図である。
【図６】図１の線VI−VIに沿った拡大部分断面図である。
【図７】図１の線VII−VIIに沿った拡大部分断面図である。
【図８】図１の線VIII−VIIIに沿った拡大部分断面図である。
【図９】図１の線IX−IXに沿った拡大断面図である。
【図１０】図１の線X−Xに沿った拡大断面図である。
【図１１】図１の線XI−XIに沿った拡大断面図である。
【図１２】駆動時における図１の線IV−IVに沿った拡大部分断面図である。
【図１３】図１に示すマイクロ可動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図１４】図１３の後に続く工程を表す。
【図１５】図１に示すマイクロ可動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図１６】図１に示すマイクロ可動素子の製造方法における一部の工程（基板間接合工程）を表す。
【図１７】マスクパターンの平面図である。
【図１８】他のマスクパターンの平面図である。
【図１９】強固定部の変形例を表す。（ａ）は、配線基板の厚さ方向における当該変形例を含む断面図であり、（ｂ）は、配線基板の面広がり方向における当該変形例の断面図である。
【図２０】図１に示すマイクロ可動素子のバリエーションたるマイクロ可動素子の平面図である。
【図２１】図２０に示すマイクロ可動素子の一部省略平面図である。
【図２２】図２０に示すマイクロ可動素子の他の一部省略平面図である。
【図２３】図２０の線XXIII−XXIIIに沿った拡大断面図である。
【図２４】本発明の第２の実施形態に係るマイクロ可動素子の平面図である。
【図２５】図２４に示すマイクロ可動素子の一部省略平面図である。
【図２６】図２４に示すマイクロ可動素子の他の一部省略平面図である。
【図２７】図２４の線XXVII−XXVIIに沿った拡大断面図である。
【図２８】図２４の線XXVIII−XXVIIIに沿った拡大断面図である。
【図２９】図２４の線XXIX−XXIXに沿った拡大断面図である。
【図３０】図２４に示すマイクロ可動素子の製造方法における一部の工程を表す。
【図３１】本発明の第３の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３２】本発明の第４の実施形態に係る光スイッチング装置の概略構成を表す。
【図３３】従来のマイクロ可動素子の平面図である。
【図３４】図３３に示すマイクロ可動素子の一部省略平面図である。
【図３５】図３３の線XXXV−XXXVに沿った拡大断面図である。
【図３６】図３３の線XXXVI−XXXVIに沿った拡大断面図である。
【符号の説明】
【０１１４】
Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３      マイクロ可動素子
Ｓ１，Ｓ３，Ｓ５      マイクロ可動基板
Ｓ２，Ｓ４，Ｓ６      配線基板
Ｘａ，２００      マイクロ可動ユニット
１０      揺動部
１１      ランド部
１１ａ，２０１ａ      ミラー面
１２，５０，６０，７０      電極部
１３      梁部
２０，３０，２０２      フレーム
２１，３１      第１層部
２２，３２      第２層部
２３，３３      絶縁層
４１，４２，４３，２０３      連結部
８１      基材
８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ，８２Ｄ，２１０      配線パターン
８２ａ，８２ｂ，８３，２１１，２１２，２１３      パッド部
９０Ａ，９０Ｂ，２２０      スペーサ
９０Ｃ，２３０      強固定部
９１Ａ，９１Ｂ，９１Ｃ，２２１，２３１      バンプ部
９２，９３，２２２，２３２，２３３      接着剤部
９２’      導電性接着剤
９３’      補強用接着剤
Ａ１，Ａ２，Ａ３      軸心
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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