(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定電極基板と可動電極板の間に電圧を印加して可動電極板を駆動することにより可動電極板に取り付けられるミラーを駆動する光スイッチにおいて、
ダイアフラムと、ダイアフラムをその内側面において一体化保持する環状周壁と、環状周壁のダイアフラム上面側に形成される通気切り欠きと、ダイアフラム中央部下面に一体形成される台座取り付け部より構成される緩衝部材を固定電極基板の下面に取り付け、緩衝部材を更に台座に取り付けたことを特徴とする光スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光スイッチに関し、特に、光スイッチをその固定電極基板の下部に形成されるダイアフラムを介して光スイッチパッケージに取り付け固定する光スイッチに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８を参照して光スイッチの従来例を説明する。図８（ａ）は光スイッチを上から視た図、図８（ｂ）は図８（ａ）における線ａ−ａ’に沿った断面を示す図である。
可動電極板２は、フレクチュア２１を介して可動電極支持枠１０に４箇所において結合している。２１１はフレクチュア２１の可動電極支持枠１０に対する結合部を示す。可動電極板２の上面にはミラー３が取り付け固定されている。可動電極支持枠１０は、シリコン基板１を原材料基板としてこれに座ぐり孔１２を穿設することにより構成される。固定電極基板８は座ぐり孔１２に電気的に絶縁した状態で接合され、可動電極支持枠１０に固定一体化される。
【０００３】
図９および図１０を参照して光スイッチＳＷのスイッチング動作を説明する。図９は光スイッチＳＷおよび光ファイバを上から視た図、図１０は図９における線ａ−ａ’に沿った断面を示す図である。
４は出射側光ファイバ或は光導波路であり、５、５’は入射側光ファイバである。図示される状態は、出射側光ファイバ４を介して伝送されてきた光がその端面から出射して空間を伝播し、ミラー３において反射し、入射側光ファイバ５に入射して伝送される状態を示す。この状態を定常状態とし、ここで、先の可動電極板２と固定電極基板８との間に電圧を印加して両電極間に吸引する向きの静電力が発生すると、可動電極板２は下向きに駆動され、フレクチュア２１が変形することにより下方に変位することとなる。可動電極板２が下方に変位することによりこの上面に形成されるミラー３も可動電極板２と共に下方に変位し、ミラー３は出射側光ファイバ４端面から出射する光の光路から下方に変位して外れ、空間伝播光は入射側光ファイバ５に対して遮断されると共に直進して入射側光ファイバ５’に切り替え入射する。以上の通りにして、入射側光ファイバ５と入射側光ファイバ５’に対して光路の切り替えを透明合成樹脂その他の固体の光導波路を介することなしに空間的に実施することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光スイッチＳＷは、図１０に示される通り、その固定電極基板８がパッケージ９に形成される台座９１に直接に取り付け固定されている。ここで、光スイッチＳＷに外部から機械的振動が印加されると、この振動は光スイッチＳＷのパッケージ９の台座９１、固定電極基板８、可動電極支持枠１０、結合部２１１、フレクチュア２１を介して可動電極板２に伝達される。その結果、可動電極板２に取り付け固定されるミラー３がこの振動に応動して光スイッチＳＷの動作特性を悪化させる。
【０００５】
この発明は、光スイッチＳＷの固定電極基板８とパッケージ９の台座９１との間にダイアフラムおよび空隙を介在させることにより、外部から光スイッチＳＷに進入する振動を光スイッチＳＷの可動電極板に伝達されることを阻止する上述の問題を解消した光スイッチＳＷを提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１：固定電極基板と可動電極板の間に電圧を印加して可動電極板を駆動することにより可動電極板に取り付けられるミラーを駆動する光スイッチにおいて、ダイアフラムと、ダイアフラムをその内側面において一体化保持する環状周壁と、環状周壁のダイアフラム上面側に形成される通気切り欠きと、ダイアフラム中央部下面に一体形成される台座取り付け部より構成される緩衝部材を固定電極基板の下面に取り付け、緩衝部材を更に台座に取り付けた光スイッチを構成した。
【０００７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１ないし図３の実施例を参照して説明する。図１（ａ）は固定電極基板と可動電極板間に電圧を印加することにより可動電極板に取り付け固定されるミラーを駆動する光スイッチＳＷの下面に緩衝部材を固定したところを示す図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）における線ａ−ａ’に沿った断面を示す図であり、図１（ｃ）は緩衝部材を下から視た図である。図１において、従来例における部材と共通する部材には共通する参照符号を付与している。
【０００８】
図１において、８３はこの発明の緩衝部材であり、光スイッチＳＷの下面に取り付けられている。この緩衝部材８３は、ダイアフラム８３１と、ダイアフラム８３１をその内側面において一体化保持する環状周壁８３２と、環状周壁８３２のダイアフラム８３１上面側に形成される通気切り欠き８３３と、ダイアフラム８３１中央部下面に一体形成される台座取り付け部８３４より成る。ここで、ダイアフラム８３１は環状周壁８３２の内側面において一体化保持されて、ダイアフラム８３１上面と環状周壁８３２の上端面との間にはレベル差が形成されている。従って、緩衝部材８３が光スイッチＳＷの下面に取り付けられた状態において、光スイッチＳＷの下面と、環状周壁８３２と、ダイアフラム８３１により空間領域Ｓが形成される。この場合、通気切り欠き８３３は空間領域Ｓを外側に連通する連通孔を形成する。図２には緩衝部材が更に詳細に示されている。図３には下面に緩衝部材８３が取り付けらた光スイッチＳＷを台座取り付け部８３４を介してパッケージ９の台座９１に取り付けたところが示されている。
【０００９】
ここで、図４を参照してダイアフラム８３１を有する緩衝部材８３の製造工程を説明する。
（工程１）  図４（ａ）を参照するに、シリコン基板８３０を熱酸化し、表面に２酸化シリコン膜８３５を形成する。
（工程２）  図４（ｂ）を参照するに、上表面の２酸化シリコン膜８３５に、ダイアフラム８３１の形状および通気切り欠き８３３の形状のパターニンングを形成する。
【００１０】
（工程３）  図４（ｃ）を参照するに、図４（ｃ）は図４（ｂ）における線ｃ−ｃ’に沿った断面を矢印の向きに視た図である。シリコン基板８３０を５μｍ程度エッチングする。ダイアフラム８３１の上面と通気切り欠き８３３が形成された。
（工程４）  図４（ｄ）を参照するに、下表面の２酸化シリコン膜８３５’にダイアフラム８３１の形状および台座取り付け部８３４の形状のパターニンングを形成する。
【００１１】
（工程５）  図４（ｅ）を参照するに、図４（ｅ）は図４（ｄ）における線ｅ−ｅ’に沿った断面を矢印の向きに視た図である。ダイアフラム８３１が１５μｍ厚に到るまでシリコン基板をエッチングする。
（工程６）  図４（ｆ）を参照するに、残存する表裏の２酸化シリコン膜８３５、８３５’を除去する。
そして、図５ないし図７を参照して光スイッチＳＷの先の製造工程とは異なる製造工程を説明する。図６および図７は図５における線６−６’に沿った断面を示す図である。
【００１２】
（工程１）  最終的に固定電極基板８とされるシリコン基板１を準備する。
（工程２）  エッチング液の侵入経路であるエッチチャネル層としてポリシリコン膜６をシリコン基板１の表面に成膜形成する。
（工程３）  ポリシリコン膜６の表面に２酸化シリコン保護膜７を成膜する。
（工程４）  結合部２１１を形成する領域の２酸化シリコン保護膜７を除去する。
（工程５）  ２酸化シリコン保護膜７除去領域を含み成膜形成されている２酸化シリコン保護膜７の表面に、フレクチュア２１、結合部２１１、可動電極板２を形成すべき第２のポリシリコン膜６’を成膜形成する。
【００１３】
（工程６）  第２のポリシリコン膜６’をエッチング加工し、フレクチュア２１、結合部２１１、可動電極板２を形成する。この場合、可動板２にはエッチングホール２２もエッチング加工により貫通形成する。
（工程７）  第２の２酸化シリコン保護膜７’を表裏全面に成膜形成する。
（工程８）  第２の２酸化シリコン保護膜７’の表面にエッチングホールをパターニングし、第２の２酸化シリコン保護膜７’および２酸化シリコン保護膜７をポリシリコン膜６の表面に到る深さ迄エッチングする。
【００１４】
（工程９）  工程６に引き続いて上面全面に数１０μｍ厚のレジスト７０を塗布し、可動電極板２の上面にミラー３の形状をパターニングする。
（工程１０）  金メッキ液に浸し、数１０μｍの高さのミラー３を形成し、残存するレジスト７０を除去する。
（工程１１）  水酸化カリウム水溶液に浸漬して、ポリシリコン膜６より成るエッチチャネル層およびシリコン基板１をエッチングする。図示される加工の進行状態は不要なポリシリコン膜６がすべてエッチン除去された状態を示す。
【００１５】
（工程１２）  ポリシリコン膜６をエッチン除去後、エッチングを更に進行させてシリコン基板１の表面を平坦にエッチングする。
（工程１３）  残存する２酸化シリコン保護膜７、７’を除去する。
以上の光スイッチＳＷが構成された曉において、シリコン基板１は固定電極基板８を構成することになる。可動電極板２と固定電極基板８との間の接合部は電気的に絶縁する必要がある。この絶縁の仕方としては、固定電極基板８をｎ型シリコン半導体により構成し、可動電極板２をｐ型ポリシリコン半導体により構成してｐｎ接合を形成する。このｐｎ接合に逆バイアスをかけて可動電極板２と固定電極基板８との間を絶縁する。
【００１６】
上述した通り、図３は固定電極基板８に緩衝部材８３が取り付けらた光スイッチＳＷを、緩衝部材８３と台座取り付け部８３４を介してパッケージ９の台座９１に取り付けたところが示しているが、この状態において、光スイッチＳＷの固定電極基板８と、環状周壁８３２と、ダイアフラム８３１により空間領域Ｓが形成される。空間領域Ｓは、通気切り欠き８３３を介して外側に連通している。即ち、光スイッチＳＷの外部と可動電極板２との間に、パッケージ９の台座９１、緩衝部材８３の台座取り付け部８３４、ダイアフラム８３１、空間領域Ｓ、固定電極基板８、可動電極支持枠１０、結合部２１１、フレクチュア２１より成る振動伝達経路が構成される。
【００１７】
【発明の効果】
以上の通りであって、光スイッチＳＷの外部において機械的な振動が発生すると、この振動は以上の振動伝達経路を介して可動電極板２に伝達される。ところが、この振動伝達経路にはダイアフラム８３１が介在しているので、伝達される振動はこのダイアフラム８３１により緩衝減衰され、可動電極板２には殆ど伝達されない。従って、パッケージ９の台座９１に光スイッチＳＷを直結した従来例の如く、外部振動が可動電極板２を介してミラー３に伝達され、ミラー３がこの振動に応動して光スイッチＳＷの動作特性を悪化させる問題は解消される。そして、ダイアフラム８３１と固定電極基板８との間に外側に連通する空間領域Ｓをも介在させることにより緩衝部材８３の緩衝作用はより高められる。また、緩衝部材８３は平面形状のダイアフラム８３１より成るものであり、これとパッケージ９との間に介在取り付けられ同様に平面形状の光スイッチＳＷの取り付け部材として好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を説明する図。
【図２】緩衝部材を説明する図。
【図３】光スイッチを緩衝部材を介してパッケージに取り付けたところを示す図。
【図４】緩衝部材の製造工程を説明する図。
【図５】光スイッチを説明する図。
【図６】図５の光スイッチの製造工程を説明する図。
【図７】図６の続き。
【図８】他の光スイッチを説明する図。
【図９】光スイッチの動作を説明する図。
【図１０】光スイッチをパッケージに取り付ける従来例を説明する図。
【符号の説明】
１  シリコン基板
１０  可動電極支持枠
１２  座ぐり孔
２  可動電極板
２１  フレクチュア
２１１  結合部
２２  エッチングホール
３  ミラー
４  出射側光ファイバ
５、５’入射側光ファイバ
６  ポリシリコン膜
６’第２のポリシリコン膜
７  ２酸化シリコン保護膜
７０  レジスト
８  固定電極基板
８３  緩衝部材
８３１  ダイアフラム
８３２  環状周壁
８３３  通気切り欠き
８３４  台座取り付け部
９  パッケージ
９１  台座
【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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